Строительные материалы

Стройматериалы из отходов

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

К числу многотоннажных отходов относятся отработанные резиновые изделия, такие как конвейерные ленты, шланги и изношенные автомобильные, тракторные, авиационные шины.

При комплексном использовании резино-каучуковых материалов и металла, содержащихся в изношенных шинах, из 1 т этих отходов можно выделить для повторного использования около 700—750 кг резины, 130—150 кг химических волокон и 30—40 кг стали.

Изношенные шины частично применяют для ограждений на дорогах, защиты побережья рек и морей от разрушения, предохранения от ударов судов.

Основным способом переработки амортизированных шин и других отходов резины является регенерация. Применение 1 т регенерата экономит около 500 кг синтетического каучука. Регенерат получают очисткой износившихся резиновых изделий с помощью кислот и щелочей, нагрева и введения добавок мягчителей. Старую резину обычно измельчают в крошку с частицами до 1,5 мм или мельче.

Резиновую крошку и тонкоизмельченные резиновые порошки можно применять в качестве ингредиентов резиновых смесей. При этом получают резины, по ряду технических свойств превосходящие материалы, не содержащие регенераты.

На основе резинокордных отходов разработаны технологии рулонных и плиточных материалов.

Материалы выпускаются в виде полотен толщиной до 10 мм, шириной до 1,2 м и длиной более 10 м и плиток размером 600x600 мм и толщиной около 8 мм и используются в качестве теплоизоляционных, вибро-, шумопоглощающих, декоративных и напольных покрытий.

В зависимости от требований потребителя они могут иметь следующие физико-механические показатели: плотность — 500—1000 кг/м3; твердость — 30—90 усл. ед. по ТМ-2; прочность — 2—6 МПа; водо-поглощение — 3—7%; коэффициент виброизоляции — 0,1—0,12; звукопоглощение — до 30 дБ и температуру вспышки — 250—300 °С.

Сущность процесса производства рулонных материалов на основе резинокордных отходов состоит в классификации резинокордных отходов для отделения резиновой крошки; обработке отходов на роторном измельчителе с одновременной модификацией и введением связующего для гомогенизации и распушки; формировании на вулканизаторе ленты с возможным нанесением на нее декоративного резинового покрытия.

При получении плитки производят раскрой рулонного материала с последующей довулканизацией в гидравлических прессах для получения плиток.

Полы, отделанные рулонными и плиточными материалами на основе резинокордных отходов, по сравнению с другими покрытиями обладают пониженной гигроскопичностью и повышенными тепло-, вибро-, звукоизоляционными свойствами. Они характеризуются улучшенными санитарно-гигиеническими показателями, легко моются и очищаются, достаточно эластичны, а в их составе при температурах эксплуатации от —50 до 40 °С не содержатся и не образуются токсичные и опасные для здоровья компоненты.

Отработанную резину применяют также в производстве гидроизоляционных строительных материалов, материалов для полов, клеев, мастик и герметиков.

Эффективным направлением является перевод резины в растворимое состояние и применение в качестве вяжущего для производства уплотняющих, гидроизоляционных и кровельных мастик, дорожных смесей.

Посредством термомеханической обработки в присутствии пластифицирующих материалов изношенная резина может быть девулка-низирована. В качестве пластифицирующих материалов используются нефтяные гудроны или маловязкие битумы, тяжелые экстракты селективной очистки масляных фракций, каменноугольные тяжелые масла, смолы, дорожные дегти. При оптимальных технологических параметрах на основе изношенной резины получают резино-битумные и резино-дегтевые вяжущие высокого качества.

Технологические параметры получения вяжущих зависят от типа каучука, входящего в состав резин, и вида пластификатора.

При совместной обработке измельченная резина набухает в масляных фракциях битума (гудрона или дегтя), что ослабляет характерные для нее межмолекулярные связи; в условиях продолжающихся подвода тепла и механических воздействий происходит разрыв по этим ослабленным связям, т. е. осуществляется девулканизация резины с образованием каучукового вещества, которое структурирует органические вяжущие.

Процесс пластификации резиновой крошки ведут пропусканием набухшей в нефтяном битуме (гудроне или дегте) резины через аппарат-пластификатор, объединенный с шестеренчатым насосом, при температуре 225—235 °С. Набухшая резина постепенно пластифицируется, и органические компоненты переходят в раствор. Продолжительность термомеханической обработки составляет от 30 мин до нескольких часов в зависимости от вида каучука и растворителя. Снижение температуры и сокращение времени пластификации ухудшает свойства готового продукта. Термопластификация резины может быть проведена в лопастном или роторно-эксцентриковом смесителе.

При термомеханической пластификации резины рекомендуется использовать поверхностно-активные вещества, например, технические лигносульфонаты.

От исходных битумов резино-битумные (битумно-резиновые) вяжущие отличаются повышенной эластичностью, температурой размягчения, прочностью и долговечностью. При соотношении резины и битума 1:1 относительное удлинение увеличивается более чем на 200%, эластичность — почти в 3 раза, сопротивление разрыву возрастает до 0,8 МПа, температура размягчения — до 120 °С, а температура хрупкости снижается до —20 °С. Эффект от введения резины в битум объясняется, в первую очередь, связыванием частиц масел в битумах резиной, что предотвращает испарение их и быстрое старение.

По мере увеличения содержания резиновой крошки резино-битум-ные смеси все больше приближаются по физико-механическим свойствам к каучуковым материалам.

На основе резино-битумных вяжущих при введении наполнителей получают мастики для заполнения швов бетонных покрытий. При использовании пластификаторов (нефтяных масел, полиолефинов, бутилкаучука) изготавливают мастичные материалы с температурой хрупкости до —35 °С, которые можно применять в суровых климатических условиях. Эти мастики успешно применяют в аэродромном строительстве.

Для заполнения швов при устройстве и ремонте цементобетонных покрытий автомобильных дорог рекомендованы мастики из резино-битумных вяжущих, при производстве которых резиновую крошку подвергают сначала термопластификации тяжелым (антраценовым) каменноугольным маслом при 160 °С в течение 4 ч в герметически закрытом смесителе, а затем вводят битум и минеральные наполнители. Резиновую крошку вводят порциями в предварительно нагретое до 60—70 °С каменноугольное масло. Состав мастики для заполнения швов следующий: битум БН-70/30 — 60—70%, каменноугольное масло — 8—10, резиновая крошка — 8—10, асбестовый порошок — 5—10, известняковый порошок — 5—10%.

Мастики для заполнения швов получают также путем энергичного перемешивания битума с резиновой крошкой при температуре 200 °С в присутствии агентов вулканизации образующегося каучука, вводимых в количестве 0,1—5,0% от массы резины. В качестве наполнителя применяют асбестовое волокно.

Резино-битумные вяжущие используют для ремонта покрытий, имеющих густую сетку трещин. Расплавленное резино-битумное вяжущее разливают на поврежденное покрытие с расходом 1,6—3,2 л/м3. После остывания образуется слой толщиной 5—6,5 мм, на который рекомендуется рассыпать мелкий щебень или песок. Открывать движение можно через 45 мин.

Резино-битумные составы рекомендуют также для заделки крупных трещин на асфальтобетонном покрытии. Расход материала 2,25— 2,5 л/м2 или 0,25 л на 1 м трещин. После разлива вяжущего производят россыпь и укатку мелкой каменной крошки на толщину 0,95—1,25 см.

Резино-битумные вяжущие позволяют получать асфальтобетоны с высокими эксплуатационными свойствами, повышенной износо- и теплостойкостью, устойчивостью к старению. Асфальтобетон, приготовленный на резино-битумном вяжущем, отличается также меньшим водонасыщением и набуханием. Для него характерна меньшая прочность при 0 °С и меньшая жесткость.

В состав асфальтобетонных смесей эффективно введение резиновой крошки в количестве 1,5—3% от массы минеральной части. Крошка должна иметь не менее 80% зерен размером мельче 0,63 мм. Уплотнение асфальтобетонных смесей, содержащих резиновую крошку, рекомендуется проводить при более низкой температуре. Асфальтобетон с резиновой крошкой имеет повышенную морозостойкость и деформативность при низких температурах, а также повышенный коэффициент сцепления колес автомобиля с дорожным покрытием.

Эффективными рулонными гидроизоляционными материалами на основе резино-битумных вяжущих являются изол и бризол.

Производственный процесс получения изола заключается в дроблении изношенной резины на шинорезках и молотковых дробилках до частиц размером не более 1 мм, регенерации (девулканизации) резины в смесителе, сплавлении ее с битумом при температуре 170— 180 °С и обработке резино-битумной смеси на вальцах до получения однородной и пластичной массы. Оптимальная концентрация резины возрастает по мере снижения вязкости битума.

Изменяя состав резино-битумного вяжущего, вид наполнителей и способ обработки, изол можно изготавливать в виде рулонного материала или гидроизоляционной мастики.

Рулонный изол — безосновный материал, обладающий высокой водо- и гнилостойкостью, а также деформативной способностью. Из листа изола вырубают кровельные плитки. Более высокое содержание наполнителей придает плиткам высокую плотность и твердость.

Близким к изолу по рецептуре и свойствам является бризол. Его изготавливают вальцеванием и последующим каландрированием смеси нефтяного битума, дробленой резиновой крошки, асбестового волокна и пластификатора ( 7.1). Бризол подразделяют на две марки: средней (Бр-С) и повышенной прочности (Бр-П). Первый применяют при рабочей температуре 5—30 °С, а второй — при 20— 25 °С.

Изол и бризол применяют для гидроизоляции подвальных этажей зданий, подземных трубопроводов и других сооружений, бассейнов, антикоррозионной защиты и устройства кровли. Наряду с достоинствами эти материалы обладают и некоторыми недостатками: значительными усадочными деформациями, ползучестью, снижением их прочности при контакте с горячими мастиками.

Резино-битумные материалы выпускают также в виде пористых жгутов и полос (пороизол) для герметизации стыков конструкций, а также как приклеивающие и изоляционные мастики.

Резино-битумная масса служит для изготовления нижнего слоя резинового линолеума — релина ( 7.2). Верхний и нижний слой релина выполняют отдельно, а затем соединяют (дублируют) одновременно с вулканизацией. Материалом верхнего слоя линолеума служит цветная резина на синтетических каучуках с наполнителями.

 Разработана технология волокнистых резино-битумных плит (реко-бит), применяемых в качестве оснований паркетных полов. Сырьем для изготовления плит служат некондиционное замасленное тряпье, регенерированный шинный корд, отходы резиновые изделий и битум.

Из регенерированного шинного корда можно также производить прессованный кордный брус, используемый для паркетных полов взамен лаг и древесно-волокнистых плит.

На основе резиновой муки, получаемой из отработанных автомобильных шин, получены новые кровельные материалы, высокие эксплуатационные свойства которых обеспечиваются специальными добавками.

Кровельные материалы на основе шинной резиновой муки относительно дешевы, технология их производства может быть высокопроизводительной. Они не подвержены обрастанию окрашивающими грибками и мхом, не экранируют электромагнитных излучений Земли и космоса, не шумят при действии дождя и ветровых нагрузок, технологичны в работе и имеют малую плотность, что позволяет резко снизить нагрузку на стропильные системы.

Производство кровельных материалов включает смешивание компонентов в обогреваемом смесителе, подачу смеси на систему вальцов и каландр. После выхода из каландра материал сматывается в рулоны и режется на листы.

Близкими по свойствам к резино-битумным являются каучуко-би-тумные вяжущие. Имеется значительное количество работ, посвященных улучшению свойств битумов добавками каучука. Синтетические каучуки увеличивают растяжимость битумов, их ударную прочность, снижают температуру хрупкости, повышая теплостойкость. Разработаны три способа введения каучука в битум: 1) смешение битума с небольшими (2—5%) добавками каучука при температуре 130—200 °С и энергичном перемешивании; 2) предварительное растворение каучука и объединение этого раствора с битумом; 3) введение каучука в битум.

При введении каучука в битум необходимо строго соблюдать температурный режим. Излишне высокая температура перемешивания влияет на свойства как битума, так и каучука. При интенсивном перемешивании битума с каучуком под действием повышенных температур происходит разрыв молекул каучука, причем снижается эффективность воздействия каучука на свойства битума. Чтобы избежать этого, длительность и температура перемешивания битума с каучуком должны быть ограничены. При температуре 130 °С каучукобитумные смеси можно выдерживать не более 72 ч, при 160 °С — не более 12 ч, а при 200 °С — не более 1 ч.

Добавки каучука в количестве 2—3% рекомендуются для устройства покрытий дорог с умеренным движением, 5—7% — для дорог с тяжелым интенсивным движением. Срок службы покрытий с использованием каучуко-битумных вяжущих возрастает примерно на 50%.

Ряд композиционных материалов может быть получен с применением отходов производства латексов и каучуков. Эти отходы выделяются из латексных сточных вод после усреднения их состава в накопительных емкостях с последующей переработкой на шнековых машинах. Латексные и каучуковые отходы имеют достаточно высокие показатели прочности (до 4,6 МПа) и эластичности (относительное удлинение до 700%). Их можно вводить в составы, предназначенные для получения кровельно-гидроизоляционных и герметизирующих материалов, а также материалов, предназначенных для покрытия полов промышленных и сельскохозяйственных помещений.

Для получения гидроизоляционных пленочных материалов использу

ют валыдево-каландровый способ с предварительной пластификаци

ей полимерных отходов на вальцах при температуре 120—130 °С в те

чение 10 мин. Пленки содержат до 45% отходов латексов; 15% —

полипропилена; 10% — полиизобутилена и до 30% битума, который

одновременно служит стабилизатором латексов. Прочность пленок

при продольном растяжении 3—7 МПа, поперечном 0,6—1,5 МПа, от

носительное удлинение соответственно 27—45 и 300—700%, морозо

стойкость       45. ..-60 °С.

При приготовлении герметиков типа «герлен» дефицитное и дорогостоящее сырье — бутадиеновый термоэластопласт — можно полностью заменить отходами латекса. Полная замена кондиционных каучу-ков отходами возможна и при изготовлении материалов для покрытия полов методом вулканизации. Получаемые полимерные композиции хорошо перерабатываются при обычной технологии на существующем оборудовании.

На основе битумов, модифицированных полимерной крошкой латексов, разработана технология покровного слоя эластичного рубероида. Она включает получение гранулята перемешиванием при 120— 130 °С пластифицированной крошки и битума с последующим его растворением совместно с наполнителем в битуме и приготовление однородной массы с температурой 200 °С, направляемой в ванну для нанесения на рубероид. При введении полимеров в битум происходит его структурирование с образованием трехмерных структур и увеличением содержания твердых, не растворимых в бензоле, продуктов.