Введение

Повторное использование щебня от разрушенных бетонных конструкций

ПЕРЕЧЕНЬ

Переработка бетона – это использование щебня, полученного при сносе бетонных конструкций. Переработка дешевле и экологичнее, чем вывоз щебня на полигон. Дробленый щебень можно использовать в качестве щебня для дорог, для укрепления откосов, для строительства подпорных стен, гравия для ландшафтного дизайна или в качестве сырья для нового бетона. Крупные куски можно использовать как кирпичи или плиты, или включать в новые бетонные конструкции, материал, известный как урбанит.

Циркулярная экономика

Бетон – отличный материал для создания долговечных и энергоэффективных зданий. Однако даже при хорошем проектировании потребности людей меняются, и образуются потенциальные отходы. Согласно решению Европейской комиссии от 2014/955/EU о Списке отходов, бетон может рассматриваться как отход под следующими кодами: 17 (отходы строительства и сноса, включая извлеченную из загрязненных участков почву), 01 (бетон, кирпичи, плитка и керамика), 01 (бетон), 17.01.06* (смеси и разделенные фракции бетона, кирпичей, плитки и керамики, содержащие опасные вещества) и 17.01.07 (смеси и разделенные фракции бетона, кирпичей, плитки и керамики, не указанные в 17.01.06). По оценкам, в 2018 году в Европейском Союзе было образовано 371 910 тысяч тонн минеральных отходов от строительства и сноса, и около 4% этого объема считается опасным. Германия, Франция и Соединенное Королевство лидировали по объему образования строительных отходов, с показателями 86 412 тысяч тонн, 68 976 тысяч тонн и 68 732 тысячи тонн соответственно. В настоящее время в ЕС отсутствуют критерии окончания статуса отхода для бетонных материалов. Тем не менее, различные отрасли промышленности предлагают альтернативные решения для утилизации бетонных отходов и повторного использования их в качестве вторичного сырья в различных областях, включая само производство бетона.

Повторное использование бетона

Повторное использование блоков в исходном виде или путем их распила на более мелкие блоки оказывает еще меньшее воздействие на окружающую среду, однако в настоящее время существует ограниченный рынок сбыта. Усовершенствованные конструкции зданий, позволяющие повторно использовать плиты и осуществлять реконструкцию зданий без сноса, могут расширить возможности их применения. Бетонные плиты пустого сечения легко разбираются, а их пролет обычно постоянен, что делает их подходящими для повторного использования. Необходимо оценить целесообразность данного подхода, поскольку логистика, связанная с транспортировкой тяжелых бетонных элементов, может повлиять на экономическую эффективность проекта и увеличить его углеродный след. Кроме того, постоянно меняющиеся строительные нормы и правила во всем мире могут предъявлять более высокие требования к качеству строительных элементов и ограничивать использование старых элементов, которые могут быть признаны устаревшими.

Применение

Большие куски бетонного мусора (урбанита) могут использоваться в стенах как строительный камень для уменьшения эрозии берегов рек. Экологические блоки (эко-блоки) изготавливаются из переработанного бетона и применяются для подпорных стен и других временных сооружений, а также в целях создания неблагоприятной архитектуры. Мелкие куски используются как щебень в новых строительных проектах. Щебень основания укладывается как нижний слой дорожного полотна, поверх которого заливается свежий бетон или асфальт. Федеральное управление автомобильных дорог США может применять подобные технологии для строительства новых автомагистралей из материалов старых. Бетонные покрытия могут быть раздроблены непосредственно на месте и использованы в качестве основания для асфальтового покрытия посредством процесса, называемого рубблизацией. Дробленый бетон, не содержащий загрязнений, может использоваться как сырье (иногда в смеси с природным заполнителем) для производства нового бетона. Хорошо сортированные и эстетически привлекательные материалы могут применяться как ландшафтный камень и мульча.

Поправка и стабилизация почвы

Неправильная утилизация и переработка бетонных отходов оказывают негативное воздействие на почву, однако правильная переработка и вторичное использование могут быть использованы для улучшения и стабилизации почвы. В целом, щелочно-активированные смеси улучшают и стабилизируют почву посредством катионного обмена, реакций гидратации и усиления позолановых реакций. Ионы Ca2+ в щелочно-активированной смеси обмениваются с другими ионами металлов, уменьшая электрические двойные слои и увеличивая флокуляцию, что делает почву более зернистой и рыхлой. Щелочно-активированные смеси улучшают почву, адсорбируя воду посредством реакций гидратации, что снижает содержание влаги в почве и улучшает мягкие почвы с высоким содержанием влаги. Наконец, диссоциация оксида кальция в воде в почве повышает концентрацию электролитов и pH, что способствует более легкому растворению SiO2 и Al2O3 и стимулирует позолановые реакции. Такие материалы, как портландцемент, летучая зола и известь, уже широко используются для улучшения и стабилизации почвы, поэтому тот же принцип может быть применен к бетонным отходам, которые сами по себе являются щелочно-активированной смесью. В целом, исследования показали, что цементирующий материал бетонных отходов, добавленный к слабым почвам, вызывает реакции гидратации, которые повышают pH почвы, содержание Ca2+ и количество свободного Ca(OH)2, способного реагировать с SiO2 и Al2O3 посредством позолановых реакций, улучшающих свойства почвы.

Производство строительных материалов

Бетонные отходы содержат большое количество кремния и некоторое количество алюминия, что позволяет использовать их для синтеза геополимеров. Геополимерный вяжущий материал, объединенный с метакаолином, может дать материал с требуемым содержанием кремния, алюминия и кальция. Геополимерный бетон, изготовленный из отходов бетона, был проанализирован, и было предложено его использование в областях, где требуется бетон средней прочности, теплоизоляционный бетон, легкий бетон, а также для производства кирпичей или блоков.

Обработка воды и газа

Конкретные отходы, богатые щелочными соединениями кальция, могут использоваться для удаления и извлечения различных элементов из водного раствора. Отходы бетона применялись в качестве сорбента для удаления фосфора из сточных вод после удаления избыточного ила на очистных сооружениях. Бетонные отходы также могут быть использованы как недорогое средство для обработки газов. Это предоставит преимущества по сравнению с использованием традиционных средств для обработки газов, поскольку бетонные отходы дешевы и производятся в больших объемах. Исследования показали, что отходы бетона способствуют сорбции NO2, SO2 и фтористого газа.

Меры предосторожности

Были опасения относительно переработки окрашенного бетона из-за возможного содержания свинца. Строительная инженерная лаборатория Инженерного корпуса Армии США (CERL) и другие организации изучали риски и пришли к выводу, что бетон, покрытый свинцовой краской, может безопасно использоваться в качестве засыпки без непроницаемого покрытия, при условии, что он покрыт слоем почвы. Некоторые эксперименты показали, что переработанный бетон обладает меньшей прочностью и долговечностью по сравнению с бетоном из природного заполнителя. Эту проблему можно решить путем добавления таких материалов, как зола-унос.