1 стр. из 1

Существующие экологические и экономические проблемы в современном градостроительстве могут быть, как показывает отечественный и зарубежный опыт, частично решены путем использования вторичных продуктов переработки отходов различных материалов в дорожном строительстве.

Утилизация отходов бетонных и железобетонных конструкций, старого асфальтобетона, изношенных автопокрышек позволяет улучшить экологию крупных городов и при этом дополнительно получить значительный объем дорогостоящих строительных материалов.

По сведениям зарубежных и отечественных исследователей, энергозатраты при добыче природного щебня в 8 раз выше, чем при использовании переработанного лома, а себестоимость бетона с применением переработанного щебня снижается на 25%.
Проблемой переработки некондиционных бетонных, железобетонных, асфальтобетонных материалов в Москве широко и масштабно начали заниматься начиная с середины 70-х гг. Несколько позже, в 80-е гг., занялись утилизацией старых автопокрышек.

Объем отходов только бетона и железобетона на сегодняшний день в столице составляет более 400 тыс. т/год, и эта величина постоянно растет. Ежегодно производится складирование более 450 тыс. т отработанного асфальтобетона и около 1 млн. т использованных автомобильных шин.

Существующие в Москве комплексы, установки и оборудование пока не могут полностью удовлетворить потребности города в переработке отходов, и ряд постановлений правительства Москвы направлен на решение этой проблемы, тем более что на рынке появляется оборудование, способное обеспечить получение из переработанных отходов заполнителей со свойствами, отвечающими таким же техническим требованиям, как и для природных заполнителей.

НИИМосстроем были выполнены комплексные исследования основных физико-механических свойств продуктов переработки для определения области их рационального использования в дорожном строительстве и, в частности, в бетонных конструкциях.

Исследования свойств продуктов переработки бетонных и железобетонных конструкций, полученных из лома от сносимых пятиэтажек, построенных в различное время, показали, что щебень имеет прочность 400–600 кг/кв. см, МРЗ 25, водопоглощение более 6%. В качестве исходного заполнителя, как правило, были использованы смеси материалов из изверженных и осадочных пород. В составе дробленого щебня во всех случаях присутствовали частицы кирпича, керамики, керамзита, металлических включений и т. п. Такой щебень может быть использован по своим показателям для вертикальной планировки и инженерной подготовки территорий, для обратной засыпки траншей, пазух и разрытий.

Щебень, полученный от дробления железобетонных конструкций, помимо ранее перечисленных областей может быть использован в основаниях и подстилающих слоях дорог в качестве песчано-гравийной смеси.

Результаты испытаний щебня, полученного при дроблении дорожных и транспортных конструкций, свидетельствуют о возможности частичного его использования вместо природного заполнителя для бетонов марок В7,5 и В15.

Мелкий заполнитель, полученный из бетонолома, может быть также использован во всех перечисленных случаях в зависимости от его свойств: гранулометрического состава, водопоглощения, содержания пылеватых частиц, модуля крупности, коэффициента фильтрации.

Применение дробленого старого асфальтобетона в различных дорожных конструкциях определяется исходным материалом, полученным из мелкозернистого, крупнозернистого или песчаного слоя дорожной одежды. Особенно эффективно совместное дробление асфальтобетона и цементобетона, позволяющее улучшить физико-механические показатели заполнителей, которые могут быть частично использованы вместо природных заполнителей в бетонах марок В7,5, В15, В22,5.

Дробленый асфальтобетон в качестве крупного и мелкого заполнителя, частично взамен природных заполнителей, пригоден для устройства оснований и подстилающих слоев дорожных конструкций.

Продукты переработки старых автопокрышек могут быть использованы в бетонах в виде фракций резиновой крошки или муки для устройства различных слоев дорожных одежд. Особенно перспективно использование резиновых добавок в бетонных конструкциях при двухстадийном строительстве дорог в районах массовой жилой застройки, а также при благоустроительных работах в жилых комплексах, детских учреждениях, на перекрестках и остановках общественного транспорта, где требуются повышенные значения коэффициента сцеп-ления и снижение шума.

На основании выполненных экспериментально-теоретических исследований разработаны оптимальные составы бетонных смесей различного назначения, модифицированные продуктами переработки бетонных и железобетонных конструкций, старого асфальтобетона, изношенных шин в качестве частичной замены природных заполнителей. Подбор составов осуществлялся с позиции общей теории искусственных строительных конгломератов, разработанной академиком И. А. Рыбьевым.

Установлено, что для повышения физико-механических показателей бетонов со смешанными заполнителями следует использовать добавки. Для малоцементных укатываемых бетонов, независимо от используемых продуктов переработки, наиболее эффективной является битумная эмульсия. Варьируя ее содержание, можно достигнуть марочной прочности, а в отдельных случаях повысить ее и улучшить другие показатели —водопоглощение, деформативность, трещиностойкостъ, снизить модуль упругости. Используя битумную эмульсию, можно заменить в укатываемых бетонах до 40% природных заполнителей дроблеными.

Для литых смесей эффективными добавками являются суперпластификаторы типа С-3, а для подвижных — битумная эмульсия. При этом для малоцементных и традиционных бетонов расход битумной эмульсии отличается почти в 2 раза. Изменяя количество добавок в зависимости от содержания дробленых заполнителей, можно получить бетон с заданными свойствами. Так, для бетона класса В15 возможна замена до 50% природных заполнителей продуктами переработки бетонных и железобетонных конструкций. Отмечено снижение деформативности и модуля упругости бетонов с добавкой битумной эмульсии по сравнению с модифицированными суперпластификатором С-3 и бездобавочным бетоном.

Эффективно использование двух видов вяжущих: минерального (цемент) и органического (битумная эмульсия) в бетонных смесях с продуктами переработки старого асфальтобетона, предназначенных для оснований дорог. Такие материалы по сравнению с классическим бетоном обладают более высокой деформативностью, трещиностойкостью, сопротивляемостью внешним нагрузкам, что позволяет отказаться от устройства швов в бетонных основаниях.

Было установлено, что использование органо-минерального вяжущего по сравнению с минеральным позволяет получить более плотную однородную структуру, уменьшить размер пор, при этом фазовый состав продуктов новообразований сохраняется. Процесс гидратации бетона на органоминеральном вяжущем протекает более полно, о чем свидетельствуют данные рентгенографического, дифференциально-термического и петрографических анализов. Экономия природного щебня и песка в зависимости от классов таких бетонов составляет 40–60%, что позволяет считать использование продуктов переработки асфальтобетона на органоминеральном вяжущем одним из перспективных направлений в дорожном строительстве.

Исследовалось влияние продуктов переработки старых автопокрышек в виде муки и крошки частично взамен природного мелкого заполнителя на физико-механические показатели бетонов классов В15, В22,5, применяемых в основаниях дорог, а также класса В30 — в дорожных покрытиях. При этом, учитывая условия эксплуатации, для оснований дорог использовали резиновую крошку и муку, для покрытий — резиновую муку. Исследования показали, что во всех случаях резиновые добавки, особенно мука, при замене до 10–19% песка улучшают прочностные показатели, водонепроницаемость, уменьшают усадочные деформации и повышают морозостойкость. Все это свидетельствует о том, что более тонкодисперсные резиновые добавки, заполнившие поры, капилляры и зоны контакта заполнителей с цементным камнем, способствуют уменьшению количества микродефектов, укрепляют ослабленные точки жесткого пространственного скелета и делают его более эластичным и однородным. Кроме того, они снижают испаряемость воды из свежеуложенного бетона. Следовательно, результаты исследований позволяют прогнозировать получение бетонов с меньшим количеством усадочных трещин даже при недостаточном влажностном уходе за ним в период твердения.

Выполнены экспериментально-производственные работы по отработке технологии приготовления различных бетонных смесей с использованием продуктов переработки в бетоносмесительных установках различного действия: принудительного, циклического, гравитационного, вихревого, турбулентного, спирально-вихревого и др.

Было установлено, что наибольшая однородность бетонной смеси, обеспечивающая получение повышенных физико-механических показателей независимо от содержания вторичных продуктов переработки бетонных и железобетонных изделий, старого асфальтобетона, изношенных автопокрышек, достигается при использовании бетоносмесителей с современным действием: вихревым, турбулентным и др. Использование бетоносмесителей гравитационного действия удлиняет цикл перемешивания модифицированных смесей в 1,5–2,5 раза.

Малоцементные модифицированные продуктами переработки промышленных отходов и битумной эмульсией бетонные смеси могут быть приготовлены наряду с современными бетоносмесителями, так же и в двухвальцовых лопастных смесителях, обычно применяемых для приготовления асфальтобетонных смесей.

Введение добавок в модифицированную продуктами переработки смесь повышает коэффициент однородности при одновременном снижении продолжительности перемешивания независимо от вида бетоносмесителя в 1,5–2 раза.

Технологическая последовательность приготовления бетонных смесей при использовании всех видов дробленых заполнителей сохраняется. Более предпочтительна следующая схема загрузки бетоносмесителя материалами: сначала поступает природный песок, цемент, природный крупный заполнитель, затем производится их предварительное перемешивание в течение 20 сек., затем поступают продукты переработки в виде мелкого и крупного заполнителей и вода вместе с добавкой. Возможно и одновременное поступление в бетоносмеситель всех материалов в перечисленной последовательности с последующим их перемешиванием в течение времени, установленного для данного метода перемешивания и вида бетонной смеси.

Одним из важнейших этапов получения дорог стабильного качества с высоким уровнем эксплуатационных показателей является создание технологий их устройства с учетом используемых материалов, а также машин и механизмов, необходимых для реализации конкретных задач.

Отработка технологии строительства с использованием модифицированных бетонов осуществлялась при устройстве дорожных оснований в новом районе Москвы —  Куркине при благоустроительных работах вокруг жилых зданий, строительстве автостоянок, проездов, тротуаров, а также при реконструкции дорог в проездах старой застройки вдоль Мичуринского проспекта, при капитальном ремонте Зеленодольской и Тихвинской ул.

Укладка уплотняемой бетонной смеси осуществлялась бетоноукладчиками со скользящей опалубкой и следящей системой. Предварительное уплотнение основания осуществлялось вибрационным брусом бетоноукладчика. Укладка малоцементной модифицированной смеси выполнялась одним бетоноукладчиком, хотя на одном из участков дороги в Куркине — с помощью двух бетоноукладчиков «Супер», двигавшихся по двум смежным полосам с опережением на 15–20 м, что позволило устроить 2500 кв. м оснований толщиной до 20 см. Такая технология позволяет избежать образования дополнительного шва. Было установлено, что в результате механического воздействия вальцов катка на модифицированную малоцементную смесь происходит частичное дробление крупного заполнителя, что отражается на прочностных и деформативных показателях бетона. Для исключения данного явления следует учитывать степень дробимости смешанного крупного заполнителя в зависимости от характера уплотнения, включающего дополнительное уплотнение и нагрузку от катка. Для снижения объема разрушения в укатываемой бетонной смеси природного и дробленого заполнителя благоприятным является использование в качестве добавки битумной эмульсии. Следует отметить, что если укладка малоцементной смеси осуществляется без предварительного уплотнения, то щебень целесообразно брать большей прочности (выше на марку). По результатам испытаний отмечено положительное влияние высверленных кернов и вырубок из дорожной конструкции на основные физико-механические показатели укатываемого бетона при использовании органоминерального вяжущего.

Технология устройства дорожных конструкций из подвижных и литых бетонных смесей на смешанных заполнителях не отличается от традиционной.

Доставка на объект модифицированных смесей подвижной консистенции, как и малоцементной, осуществлялась в автобетоновозах, литой — в автобетоносмесителях. Причем битумная эмульсия вводилась на бетонном узле, а до 50% С-3 от общего расхода — на объекте. Литая смесь имела ОК=16–18 см, что позволяло ей уплотняться под действием собственной массы. При устройстве дорожных конструкций на продольных уклонах, превышающих 3%, подвижность смеси не должна превышать ОК=14 см. Обработка поверхности оснований и покрытий дорог из литой бетонной смеси осуществлялась при помощи комплекта ручного оборудования фирмы «Голдблатт».

Для получения долговечных дорожных конструкций независимо от вида добавок и модификаторов необходимо осуществлять уход за свежеуложенным бетоном.

На основании выполненных работ разработан «Альбом конструкций дорожных одежд с использованием продуктов переработки промышленных и строительных материалов (базальтовых отходов бетонных и железобетонных конструкций, асфальтобетонов, изношенных шин, металлургических шлаков, горелой формовочной земли) СК-6117 и «Технические рекомендации по технологии применения различных отходов промышленности, дорнита в дорожном строительстве» ТР 126-01.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!