Строительные материалы

Стройматериалы из отходов

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Наиболее многотоннажными полимерными материалами являются полиолефины — высокомолекулярные соединения на основе непредельных углеводородов. Основной представитель этой группы — полиэтилен низкого и высокого давления. Практическое значение имеют также полипропилен и полиизобутилен.

Перспективным способом утилизации отходов полиолефинов, как и других термопластов, является их повторная переработка. Отходы предварительно сортируют и очищают от инородных включений, а затем подвергают измельчению, агломерации и грануляции. Из гранулята получают различные изделия, в том числе и строительного назначения. Вторичное сырье целесообразно вводить в полимерные композиции в количестве до 40—50% первичного вместе с пластификаторами, наполнителями и стабилизаторами.

Для получения высококачественных полимерных материалов из вторичных полиолефинов эффективна их модификация — экранирование функциональных групп и активных центров химическими или физико-химическими способами (например, введением различных добавок, обработкой кремнийорганическими жидкостями и др.).

Упаковочная и бутылочная полимерная тара может быть переработана в отделочные плитки и другие изделия. Полимерной основой указанных видов отходов являются полиэтилен и полиэтилентереф-талат. Оба полимера относят к термопластам с температурой плавления соответственно 130 и 265 °С. Это создает возможность изготовления изделий из композиций на основе данных отходов методом горячего прессования. Полимерные отходы подвергают сначала грубому, а затем тонкому измельчению, смешивают с наполнителями и прессуют.

В большинстве асфальтовых дорожных покрытий основным связующим компонентом являются битумы. Обладая рядом ценных свойств и имея сравнительно невысокую стоимость, битумы, в состав которых входят полярные соединения, отличаются недостаточной стойкостью. Их прочностные показатели также сравнительно невысоки. Все это в значительной степени ухудшает свойства асфальтовых покрытий и сокращает сроки их эксплуатации.

Использование отходов полиолефинов в композиции с битумом является одним из направлений, позволяющих модифицировать свойства покрытий.

Композиции, как правило, получают, смешивая битум с отходами полиолефинов при температурах 80—100 °С и выгружая образующуюся смесь в специальные формы, в которых происходит охлаждение при комнатной температуре. При добавлении отходов полиолефинов наблюдается значительное возрастание прочностных показателей композиций и снижение деформаций. Особенно заметно это влияние при температурах испытаний 20 и 40 °С, соответствующих температурам эксплуатации дорожных покрытий в летнее время. При О °С эффект от использования полиолефиновых отходов становится менее заметным.

Оптимальное количество полиолефиновых отходов для битумно-полимерных покрытий составляет 7—12%. Атактический полипропилен в силу своей хрупкости при О °С и высокой склонности к окислению может быть рекомендован для применения в дорожных покрытиях только в определенных климатических зонах и при соответствующей дополнительной стабилизации.

Отходы полистирольных пластиков, введенные в битумные композиции в небольших количествах, также оказывают положительное влияние на свойства композиций. Если сравнить свойства таких композиций со свойствами стандартных битумно-минеральных смесей, то нетрудно заметить, что добавка полистирольных отходов приводит к существенному увеличению прочностных показателей при температурах испытания 0, 20 и 50 °С, термостабильности и водостойкости.

Из вторичного полиэтиленового и полистирольного сырья в смеси с песком можно получать пресс-композиции с заданными свойствами. Высокие прочностные показатели таких материалов в сочетании с хорошей водостойкостью позволяют, например, в Японии использовать плиты из них для выстилки морского дна с целью создания станций по разведению рыбы.

Один из методов получения строительных плит состоит в прессовании смеси пластмассовых отходов и песка, взятых в соотноше «ш 1:1. Песок просеивают, нагревают до 500 °С, добавляют к смеси отходы полиэтилена и полистирола, смешивают при 150 °С в течение 25 мин, затем полученную массу прессуют.

Такие материалы обладают высокими прочностными показателями в сочетании с хорошей водостойкостью.

По аналогичной технологии получают материалы из пластмассовых отходов в смеси с мелом, стекловолокном, асбестом и другими минеральными наполнителями. Все компоненты в течение 2 ч подсушивают при 120 °С, затем их пластифицируют в смесителе при 250— 300 °С в течение 15 мин, выгружают при 180 °С в форму и прессуют. Полученные композиции обладают хорошими прочностными показателями и высокой стойкостью к истиранию, что позволяет использовать их при изготовлении плит для полов. Для улучшения внешнего вида изделий при смешивании добавляют такие пигменты, как оксиды железа и хрома, желтый крон, диоксид титана.

Наряду с прессованием строительные материалы получают расплавлением термопластичных полимеров с последующим смешиванием их с цементом, разливкой в формы и охлаждением. Эти изделия обладают высокой прочностью и стойкостью против горения.

Высокая водостойкость большинства полимерных отходов, в первую очередь полиолефиновых, позволяет широко использовать их в различных материалах, применяемых для герметизации швов между панелями зданий, а также для покрытия частей сооружений, работающих под водой или в условиях повышенной влажности.

Композицию с использованием побочного продукта синтеза полипропилена — атактического полипропилена — в количестве 60—95% совместно с 40—50% термической сажи применяют при получении герметизирующих лент путем экструзии. Хорошая водостойкость атактического полипропилена позволяет также использовать его в композициях, на основе которых получают кровельный рубероид.

На предприятиях по изготовлению пенополистирольных изделий образуются отходы, в основном, представляющие обрезки, не возвращаемые повторно в основной технологический процесс. Обрезки пенопласта пропускают через молотковую дробилку и получают заполнитель фракций 0—5 и 5—10 мм. На таком заполнителе изготавливают конструкционно-теплоизоляционные полистиролбетоны плотностью 600—800 кг/м3, прочностью 2,5—5 МПа и теплоизоляционные бетоны плотностью 350—500 кг/м3 и прочностью 0,9—1,5 МПа. Для получения теплоизоляционного полистиролбетона в бетонную смесь следует вводить до 0,2% от массы цемента воздухововлекающей добавки.

Из теплоизоляционного бетона на дробленом пенопласте изготавливают плиты утеплителя. Его также можно использовать в качестве монолитной теплоизоляции в покрытии, для среднего слоя трехслойных стеновых панелей, полов, а также для замоноличивания стыков между конструкциями.

Полистиролбетон средней плотностью до 700 кг/м3 относится к трудносгораемым материалам, а более тяжелый к несгораемым.

Разработаны методы получения строительных изделий, в которых отходы полимеров вводят на стадии полимеризации другого мономера. Так, отходы ударопрочного полистирола растворяют в соотношении 1:1,5 и разливают в формы. Полимеризация осуществляется при 20 °С в присутствии добавки перекиси бензоила. Получаемый материал имеет предел прочности при растяжении 31—36 МПа, ударную вязкость 21—27 кДж/м2, теплостойкость по Мартенсу 42 °С и водопог-лощение за 24 ч — 0,07%.

Все шире внедряются композиции на основе двух групп отходов: по-листирольных пластиков и отходов деревообрабатывающей промышленности. Такие композиции, содержащие до 40% полистирольных отходов, по физико-механическим показателям превосходят традиционные материалы, в которых связующим являются синтетические смолы.

Одно из направлений использования полимерных отходов заключается в применении их в пластмассовых композициях в качестве модифицирующих добавок. Так, отходы полиэтилена могут быть использованы в композициях с полистирольными пластиками, при этом возрастают такие показатели последних, как ударная вязкость и относительное удлинение при разрыве. Введение полиэтиленовых отходов значительно улучшает литьевые свойства материала при одно временном снижении теплостойкости композиции и прочности.

Вторичное поливинилхлоридное (ПВХ) сырье в строительстве находит применение, главным образом, при получении линолеумнои плитки.

Значительное число отходов применяется при получении всп^нзн-ных изделий обычными методами: в автоклаве, экструзией или льть-ем под давлением. Известен способ использования отходов пластмасс без их разделения и очистки для получения пористых керамических кирпичей. Он основан на высокой теплотворной способности пластмасс и их способности разлагаться при температурах 500 °С и выше.

В отличие от отходов термопластов отходы реактопластов не плавятся, не растворяются, содержат большое количество наполнителей.

В измельченном виде они могут служить добавками в стандартные пресс-композиции и вводиться в заливочные смеси, где в качестве связующего используются синтетические полимеры, битум, цемент и т. д.

Органоминеральные порошки, полученные измельчением отходов производства стеклопластиков, имеют на поверхности реакционно-способные функциональные группы, что позволяет использовать их в качестве химически активных наполнителей различных полимерных материалов.

Для лакокрасочных покрытий и пресс-композиций требуются высокодисперсные порошки (от 5 до 100 мкм), для дорожных покрытий или вспененных материалов размер частиц измельченного стеклопластика может достигать 1000 мкм, в последнем случае наполнитель оказывает армирующее действие.

Отходы стеклопластиков могут использоваться при изготовлении полимерных бетонов. По сравнению с полимербетонами на минеральных наполнителях полимербетон на основе отходов стеклопластиков имеет повышенную деформативность при отрицательных температурах и сокращенное время твердения.

С использованием отходов стекловолокна изготавливаются хол-стопрошивные полотна, предназначенные для изоляции трубопроводов, тепловых и холодильных агрегатов. Упрочнение холсто-прошив-ного материала производится стеклянной или капроновой прошивной нитью. Достигаемое при этом усилие на разрыв полосы армированного материала равно 20 Н. В качестве полимерных связующих используются смолы фенольного типа.

На основе холсто-прошивного полотна изготавливаются листовые стеклопластики путем его пропитки и сушки в шахте вертикальной пропиточной машины. Пропитанное и высушенное полотно нарезают и пакетируют специальными механизмами, работающими совместно с вертикальной пропиточной установкой. Подготовленные пакеты прессуют при давлении 1,4 МПа и обрезают на гильотинных ножницах.

Получаемый листовой стеклопластик имеет более высокие показатели физико-механических свойств по сравнению с обычным стеклопластиком на основе стеклохолста.