Использование отходов в технологии производства бетона
В Ленинградской области ежегодно образуется большое количество отходов различных промышленных производств. Вблизи крупных ТЭС, например, накопилось 4,5 млн. т зол и шлаков. В отвалах находится 40 млн. м3 известняков, добываемых попутно со сланцами, 30 млн. м3 отходов комбината «Фосфорит», 10 млн. ъ красного шлама и много другого сырья, пригодного для производства строительных материалов Количество отходов растет ежегодно. Отвалы занимают большие земельные площади, на содержание которых требуются материальные и трудовые затраты. Например, отвалы золы ТЭЦ Кя 2, 14, 15, 17 занимают площадь в 230 га, расходы на их содержание составляют ежегодно около 200 тыс. р.
Вовлечение отходов в сферу производства является большим резервом увеличения объемов производства строительных материалов. Кроме экономической эффективности использование отходов уменьшает степень загрязнения ими водных источников и воздушного бассейна. Необходимость утилизации отходов отмечалась в постановлении Верховного Совета СССР от 21 сентября 1972 г. «О мерах по дальнейшему улучшению охраны природы и рациональному использованию природных ресурсов».
Наиболее широко в Ленинградской области используют побочные продукты в цементной промышленности. Впервые в стране Пикалевский глиноземный комбинат и Волховский алюминиевый завод начали применять в качестве сырьевого компонента при производстве цемента нефелиновый шлам вместо глины. Это позволило увеличить производительность вращающихся печей на 30% и сократить расход условного топлива на 25%.
Совместными усилиями ученых ЛИСИ и производственников Волховского завода освоено производство нефелинового цемента с содержанием шлама до 75%. Результаты производственных испытаний показали возможность использования нефелиновых цементов для производства газобетонных, железобетонных, керамзито- и пенобетонных изделий я конструкций, а также товарных растворов и бетонов.
Газобетон. Для производства газобетона на Автовском ДСК-3 применяли цемент состава: нефелиновый шлам — 75%, клинкер — 25%, гипс —5% сверх общей массы. Полученные газобетонные стеновые панели объемной массой 500, 700 и 1000 кг/м3 по физико-механическим показателям не уступают изделиям на портландцементе марки 400. Повышенная вязкость бетонной смеси и короткие сроки начала схватывания вяжущего (около 30 мин) обеспечивают высокую удерживающую способность смеси: она имеет небольшую осадку и расслаиваемость по высоте. Это позволило отформовать на нефелиновом цементе газобетонные панели по резательной технологии с высотой заливки 1,6 м.
Железобетон. Результаты испытаний нефелинового цемента показали, что цемент состава 50% клинкера и 50% шлама -f- 15% гипса в возрасте 28 сут имеет марку 400, что позволило использовать его для производства железобетонных изделий.
На этом цементе были изготовлены санитарно-технические кабины, шахты лифтов, вентиляционные блоки, лестничные марши и площадки. Изделия готовили из бетонов заводского состава и пропаривали в кассетах при 80С. Бетоны на нефелиновом цементе имели повышенную пластичность, что позволило уменьшить ВЩ с 0,56 (для портландцемента до 0,48. Проведенные на стационарном силовом стенде испытания показали, что изделия отвечают нормативным требованиям по прочности, жесткости и трещиностойкости.
Керамзитобетон. В процессе заводского изготовления керамзитобетона на ДСК-2 получали изделия из бетона марки 50 с содержанием шлама 30, 40 и 50% при одинаковом общем расходе цемента 210 кг/м
В процессе работы параметры технологии не изменяли. Время перемешивания смеси, ее подвижность и расслаиваемость не отличались от смеси, приготовленной на портландцементе марки 400.
Товарные растворы и бетоны. Испытания цемента с содержанием 30 и 40% шлама показали, что его можно использовать для приготовления растворов марок 50, 75, 100 и товарного бетона марок 100, 150, 400.
Широко применяют отходы промышленности и другие цементные заводы области. Так, Сланцевский завод использует продукт сухой перегонки горючих сланцев — коксик (250 тыс. т в год) и золу-унос (40 тыс. т), цементный завод им. Воровского — глину (200 тыс. т), добываемую при проходке метро.
С 1967 г. на кирпичном заводе треста Ms 1 для производства кирпича и пенобетона применяют сланцевую золу. За прошедшие годы экономический эффект составил более 1,5 млн. р., высвобождено около 50 тыс. т цемента.
Дубровский завод ЖБК освоил выпуск золокерамзита для панелей промышленных зданий. В состав смеси входит 50% золы. Панели на золокерамзите по прочности не уступают керамзитобетонным. В настоящее время завод планирует строительство цеха золокерамзита мощностью 100 тыс. м8 в год. Это позволит полностью использовать ежегодный выход зол ТЭЦ-8. Замена керамзита золокерамзитом дает экономию около 0,5 млн. р., а огранизадия производства золокерамзитобетоиа — более 400 тыс. р.
Анализируя масштабы использования отходов в Ленинграде и области, необходимо отметить, что они еще недостаточны. Учитывая это, институт Ленгипро- стром разработал ТЭО комплексного решения использования отходов комбината «Фосфорит». Предусмотрено, в частности, строительство карьера по разработке из отвалов ежегодно 3—5 млн. т отходов для использования их в качестве засыпок и подсыпок при планировочных работах, фабрики по обогащению отходов для получения стекольных песков. Исследования ЛИСИ и ЛенЗНИИЭП позволили рекомендовать пески для изготовления силикатного кирпича, газобетона, поризованных железобетонных изделий. Установлено, что по физико-механическим характеристикам бетонные и железобетонные изделия, приготовленные на отходах комбината «Фосфорит», не уступают изделиям на обычном кварцевом песке.
Часть песков по предложению ЛИСИ направляют на Нарвский комбинат стройматериалов Эстонской ССР. Строительство в г. Кенгисеппе комбината по производству ячеистого и поризованного бетона на базе отходов снизит дефицит строительных материалов в области, даст большой экономический эффект. В качестве вяжущего намечено использовать золу Нарвской ГРЭС.
Проблема использования отходов осложняется прежде всего отсутствием комплексных проектов, предусматривающих, наряду с производством промышленной продукции и выработкой электроэнергии, использование отходов для производства строительных материалов, изделий и конструкций. Госплану СССР следует запретить строительство предприятий без планирования полного использования отходов. При проектировании новых предприятий необходимо в первую очередь рассматривать возможность использования в качестве исходного сырья побочных продуктов территориально близко расположенных промышленных предприятий.
Так, более целесообразно не строить в Эстонской ССР карьер «Панн-Ярве», а использовать отходы Кинисеппского комбината «Фосфорит», которые очень близки по гранулометрическому составу природным пескам.
Проблему использования отходов необходимо решить совместными усилиями производственных предприятий, научно- исследовательских и проектных институтов.