Фундаментальные исследования. Самые необычные строительные материалы сделанные из мусора

Дата публикации: 2014-02-03 16:06:25

Какие отходы пригодны для производства строительных материалов?

А знаете ли Вы, что многие строительные материалы изготавливаются из вторичного сырья, добытого из отходов химической, деревообрабатывающей, угольной, металлургической промышленности. Производство строительных материалов +из отходов сразу решает три задачи: экономия энергосырьевых ресурсов, утилизация отходов и улучшение экологической обстановки на планете. Согласитесь, ради этих улучшений стоит проходить все непростые этапы переработки.

Из каких отходов получают те или иные строительные материалы?

1. Отходы металлургической промышленности. В результате данной деятельности образуется огромное количество доменных шлаков. Данные отходы сегодня являются ценным сырьем, из которого получают качественный портландцемент, обычный цемент, шлаковое стекло, каменное литье, природный камень, строительный щебень, керамику.
2. Отходы угледобычи и углеобогащения. Как правило, из них изготавливают кирпич, пористый заполнитель, который используется для легкого бетона, теплоизоляционных засыпок, дренирующих устройств. Отходы углеобогащения также применяют как топливную добавку при производстве керамики.
3. Отходы горнорудного дела используется в качестве сырья для получения вяжущих, автоклавных материалов, стекла, керамики, щебня.
4. Отходы, образующиеся в результате топливно-энергетической промышленности (зола, шлаки), применяют для изготовления легких заполнителей, растворителей, тяжелого и ячеистого бетона, стеновых и дорожно-строительных материалов, силикатного кирпича, керамических и плавленых материалов, бетона и железобетона. При этом отходы ТЭС могут выступать и как основой компонент, и как дополнительный, в виде добавки.
5. Отходы химико-технологических производств (фосфорные шлаки, фосфогипс, гипс, известьсодержащие отходы, силикаты, кокс) применяются для изготовления шлаковой пемзы, литого щебня, цемента, стенового кирпича, гипсового камня.
6. Отходы древесины (опилки, стружка, кора, сучья) чаще всего используют для изготовления теплоизоляционных и отделочных строительных материалов: древесноволокнистые, древесностружечные плиты, арболит, ксилолит, опилкобетон, ксилобетон, фибролит, королит, древесные пластики и многое другое.
7. Отходы городского хозяйства используются как сырье для изготовления картона, упаковочных материалов, волокна, строительных пластмассовых изделий. К таким отходам относятся макулатура, текстильные, каучуковые, пластмассовые, резиновые отходы
8. Отходы строительного производства, как ни странно, тоже используются для изготовления строительных материалов. Так, ценность представляют стекольный и керамический бой, цементная пыль, минеральная вата. Переработка отходов строительных материалов осуществляется с помощью специального оборудования.

Как мы видим, данные промышленные отходы являются главными или второстепенными компонентами, необходимыми для производства искусственных строительных материалов. Единственная проблема, которая может возникать в процессе переработки - это опасность для жизнедеятельности и здоровья человека. Почему? В промышленных отходах содержится определенная доля радионуклидов (радий, калий, торий). При их обработке образуется у-радиоизлучения. Например, при распаде радия в воздух выделяется радиоактивный газ, который ведет к сильному облучению. Поэтому, прежде чем допустить использование конкретных видов отходов к вторичной переработке, их классифицируют в соответствии со строительными нормами, установленными органами здравоохранения. Если конкретные отходы вызывают подозрение, то вопрос об их применении решает отдельно.

Строительные материалы из отходов ничем не отличается от материалов, изготовленных из первичного сырья. По своим эксплуатационным характеристикам они такие же прочные, надежные, качественные, безопасные и долговечные. Во время покупки таких стройматериалов нужно требовать документы, подтверждающие их экологичность.

Самое популярное

Комитет по вопросам экологии МОЛОДЁЖНОГО ПРАВИТЕЛЬСТВА ПК приглашает к участию в проекте «Мол...

Есть ли альтернатива пластиковым пакетам? ...

Дата публикации: 2014-02-16 11:24:13

Процесс переработки мобильных телефонов. Основные этапы

Что делает человек, прежде чем выйти из дома? Он проверяет, не забыл ли он кошелек, ключи и, конечно же, мобильный телефон. В этом небольшом устройстве находится вся информативная часть нашей жизни. Контакты, сообщения, расписание на день, заметки, выход в Интернет и масса других гаджетов. Без сотового телефона человечество вряд ли сможет уже когда-нибудь существовать.

Куртка Levi"s из военного парашюта

Бренд Levi"s выпустил ветровку из парашютного материала. Классическая модель Tucker сделана по образцу куртки водителя грузовика, однако создана она из списанных военных парашютов, которые были раскроены и перешиты в ветровку цвета хаки.

Бренд Levi"s создал уже , использовав в производстве своей одежды более 10 000 000 PET бутылок. В 2012 году компания запустила линию Levi"s Wasteless, каждая вещь которой содержала минимум 20% переработанного материала, что соответствует примерно восьми пластиковым бутылкам.

Топливо из полиэтиленовых пакетов

Ученые Иллинойсского центра устойчивых технологий разработали методику, с помощью которой полиэтиленовые пакеты можно переработать в качественное топливо, газ и другие полезные углеводородные продукты. При этом на преобразования пластика тратится значительно меньше энергии, чем из него производится.

Полученный бензин может быть смешан с биотопливом, что в значительной степени улучшит его экологические показатели. Пакеты также могут быть сырьем для изготовления растворителей, воска и смазочных масел. Технология изготовления топлива, придуманная американскими учеными, подразумевает нагревание пакетов в безкислородной камере.

Канцелярская бумага из слоновьего навоза

В Таманском парке на острове Бали и в индонезийском сафари-парке производится бумага из навоза слонов. Полученная продукция экологически чистая и имеет все необходимые сертификаты качества.

Ежедневно в обоих парках накапливается до 2,5 тонн слоновьего навоза, часть которого идет на удобрение, а остальное - на производство бумаги. Слоны способны лишь частично переваривать траву, а потому их волокнистый навоз пригоден для переработки. В день каждая особь съедает порядка 180 кг зелени, а выдает - около 110 кг потенциального материала.

Декоративная плитка из электронно-лучевых трубок

С развитием высоких технологий экраны компьютеров и телевизоров с электронно-лучевыми трубками были заменены на плоские LCD-мониторы. При этом именно электронно-лучевые трубки являются одними из самых опасных и сложно перерабатываемых отходов в мире. В одних только Соединенных штатах Америки набралось около 390 миллионов килограмм ЭЛТ.

Американская компания Fireclay Tile, которая занимается изготовлением декоративной плитки из переработанных материалов, придумала использовать электронно-лучевые трубки в производстве своей продукции. Плитка получается невероятно прочной, долговечной и экологичной.

Скейтборд из рыболовных сетей

Американская скейтбордическая компания Bureo выпустит первую в мире доску для скейтборда из переработанных рыболовных сетей. На изготовление одного скейтборда уйдет около 30 квадратных метров старых сетей, собранных на побережье Чили.

По дизайну он похож на рыбу с «хвостом» и чешуйчатым узором. Колеса доски будут сделаны из материала, полностью пригодного к переработке. Он на 30% состоит из растительного масла.

Полотенца и памперсы из медуз

Израильская компания Cine’al создала из медузы натуральный материал гидромаш, который можно использовать в производстве детских памперсов, полотенец и пеленок. Медузы содержат в своем теле до 90% влаги, что делает их самыми водянистыми существами в мире. Их тело запасает жидкость в тканях, впитывая воду, как губка.

Создатели проекта подсчитали, что за год на одного ребенка приходится порядка 70 килограммов отходов от памперсов. В отличие от синтетических материалов, из которых они сделаны, гидромаш полностью экологичен. Он разлагается естественным путем в течение 30 дней. Компания Cine’al обещает, что их изобретение будет стоить недорого.

Кольцо из смога

Голландский дизайнер Даан Рузегэарде создал бижутерию из смога. Для этого он разработал специальную вакуумную систему, которая высасывает городскую сажу прямо из воздуха, и поместил собранные частицы в искусственные кристаллы для колец.

Созданные украшения призваны напомнить людям о загрязнении окружающей среды. Они наглядно показывают состав воздуха, которым мы дышим. Весь смог для колец был собран в Пекине, где проблема достигла критической отметки.

Экологичный цемент из унитазов

Из Бразилии, Испании и Англии научилась делать экологичный цемент из старых унитазов и других керамических отходов. Полученный раствор прочнее и долговечнее того цемента, который используется при строительстве сейчас.

Он изготавливается путем измельчения керамических отходов, которые превращаются в пыль и смешиваются с водой. Затем добавляется активатор - смесь из гидроксида и силиката натрия. Полученная масса наливается в форму и подвергается интенсивному нагреванию.

Туалетная бумага из бамбука

Американская компания Nimbus Eco разработала экологичную бумагу из бамбука и сахарного тростника. Она пригодна для производства туалетной бумаги, салфеток и одноразовых полотенец. Бамбук делает изделия прочными, а волокна сахарного тростника придают бумаге необходимую мягкость для кожи.

Согласно исследованиям, средний американец ежегодно использует более 23 рулонов туалетной бумаги. Если каждый житель США заменит хотя бы один рулон обычной туалетной бумаги на бумагу из бамбука, он поможет спасти около 470 тысяч деревьев в год.

После окончания вуза в 2003 году волгоградец Роман Себекин загорелся идеей строительства домов из переработанного пластика. Он объездил полстраны в поисках подходящих технологий, закупил подержанное оборудование и зарегистрировал

компанию «ЮФО-Переработка». В кризис его блоки, которые стоят вдвое дешевле обычных, стали пользоваться популярностью у строителей частных домов. Теперь ежемесячный оборот компании составляет 350 000 рублей.

Роман СЕБЕКИН

Основатель компании «ЮФО-Переработка»

Как всё начиналось

Ещё в детстве я видел два пути: либо работать на государство, либо на себя. Сначала я выбрал первый путь. После школы поступил на экономфак волгоградского филиала Академии госслужбы, хотел работать в управлении по налоговым преступлениям. Мне казалось, что это очень интересное и перспективное направление. Но после нескольких стажировок в налоговой полиции пришло разочарование. Мне там совсем не понравилось. В итоге я оставил свою мечту и решил получать второе высшее образование - поступил на юрфак. Но к концу учёбы понял, что и юристом не буду. Меня захватила идея построить дом, причём из переработанного пластика.

О таких технологиях я много читал, видел передачи об иностранных компаниях, которые специализируются на переработке мусора и последующем строительстве. Шёл 2003 год. Готовых технологий на тот момент не было, да и денег у меня было откровенно мало. Но Волгоград - промышленный город. Здесь можно соорудить хоть танк, только надо знать, как его собрать. Я начал продумывать технологию и оборудование, стал ездить по России в поисках материалов и наработок, изучал производство. Часто приходилось действовать методом проб и ошибок. Стартовый капитал был очень небольшим. Что-то я заработал сам, чем-то помогла мама. Около $1 000 я потратил на подержанное оборудование, которое потом полностью переделал. В итоге вложил в дело примерно 100 000 рублей. Было потрачено много сил и времени, чтобы запустить компанию, но это все же удалось. В 2004 году я зарегистрировал фирму.

Как происходит переработка

Пластик измельчается, перемешивается с песком и водой и прессуется. Это очень упрощённое описание процесса. Всё оборудование, которое я использую, - отечественное, но от прежних моделей мало что осталось, я их полностью переделал. Переработка осуществляется довольно быстро. Через два-три часа получается готовый продукт - плитка или строительный блок. Не все виды пластика подходят для переработки, но в большинстве случаев пластиковые отходы можно использовать для создания стройматериалов. Из 10 кубометров пластика можно сделать 300 строительных блоков. Наши перерабатывающие мощности, 10 000 м 3 в месяц, - это примерно три одноэтажных дома по 100 м 2 . Технологию мы презентовали в различных ведомствах, проходили экспертизу в Роспотребнадзоре и получили сертификат качества. Существует ГОСТ на полистирольные изделия, которым должен соответствовать любой материал. Проверяется горючесть, не наносит ли материал вред окружающей среде. Именно такую экспертизу прошли наши блоки.

Помещение для производства я нашёл через знакомых. Снимаю ангар в городе Дубовка, который находится в 50 км от Волгограда. Его площадь - 3 000 кв.м. Сортировка происходит в городе, так выходит дешевле. Компания собирает пластик всеми возможными способами. Иногда пластиковые отходы приносят сами жители, часть добываем с помощью расставленных по городу контейнеров. Я пробовал договориться с местными компаниями, чтобы те предоставляли свои пластиковые отходы, но они либо отказываются, либо просят денег за свой мусор.

По своим эстетическим характеристикам дом из пластиковых блоков ничем не уступает обычному дому. А по энергосберегающим - даже превосходит. Полистерольные блоки сохраняют тепло. Получается, что дом утеплён. Кроме того, они дешевле: обходятся в 30 рублей за штуку, тогда как стандартные блоки стоят 60 рублей.

Деньги

Компания вышла на самоокупаемость в августе прошлого года. С тех пор мы взяли на себя дополнительные социальные обязательства - расставили контейнеры для сбора мусора по всему городу, - и сейчас компания работает в ноль. Сейчас «ЮФО-переработка» живёт с месячным оборотом в 350 000 рублей.

Клиенты

Нашими услугами пользуются частные лица. Выйти в корпоративный сегмент было бы выгодно, заказы от компаний более масштабные. Зато с частными клиентами мы спокойно пережили кризис 2008 года. Все искали возможность сэкономить, а наши блоки и плитка - отличная альтернатива обычным стройматериалам. Мы уже не первый год на рынке, поэтому у нас есть постоянные клиенты.

Постепенно включился эффект сарафанного радио. Кто-то строит дом, используя наши материалы, и остаётся доволен, а потом советует их соседям. Такое происходит очень часто. Многие клиенты приходят ко мне по рекомендации. Однако так было не всегда. Бывало, что мы сталкивались с недоверием. Люди скептически относились к новому утилизированному материалу, хотя у нас имеются все сертификаты качества. Помню один инцидент, когда человек сначала выкупил у нас полимерную плитку, а через какое-то время вернул её, сказав, что предпочитает всё же классическую керамическую. Таких случаев сейчас практически нет. При покупке мы сразу объясняем своим клиентам, как и из чего производятся наши стройматериалы. Преимущество пластиковых плиток и стройблоков - их цена и долговечность. В 2011 году из наших блоков построили частный детский садик.

Нашему бизнесу мешают два фактора: низкая экологическая сознательность населения и нехватка производственной площади для утилизации отходов

Принципы

Когда я только начал заниматься этим бизнесом, я не так сильно задумывался об экологической составляющей. Поначалу нужно было решить чёткие задачи - построить дом и создать качественный материал, за который потом не придётся краснеть. Но сейчас мои основные принципы лежат в сфере экологии. Мы боремся с экологической неграмотностью. Недавно благодаря займу, предоставленному фондом «Наше будущее », нам удалось разместить в разных районах города контейнеры для раздельного сбора мусора. К сожалению, не все они остались на своих местах, некоторые растащили. Наша компания разместила контейнеры в детских садах и парках. Мне кажется, что людей с детства нужно приучать к раздельному сбору мусора, к уважению к природе.

Проблемы

Нашему бизнесу сильно мешает низкая экологическая сознательность населения. Был случай, когда жительница Волгограда срезала один из наших контейнеров и выкинула на помойку. Когда я спросил, зачем она это сделала, женщина ответила, что её раздражал внешний вид контейнера, который постоянно наполнялся пластиком: «Мне ваша экология до фени! Главное, чтобы у меня под окнами было красиво».

Государство тоже мало помогает, а иногда и мешает. В нашем городе два основных экологических ведомства. Первое - Департамент по охране окружающей среды и природным ресурсам, а второе - экологическая прокуратура. Первое ведомство сильно заинтересовано в том, чтобы наше предприятие развивалось. Они нам всячески помогают, советуют, устраивают PR-акции. Экологическая прокуратура ведёт себя совсем иначе. Если они находят хоть малейшее нарушение, то сразу налагают штрафы, грозятся закрыть производство. Что касается региональных властей, то им в принципе неинтересно то, чем мы занимаемся, хотя они и выступают за экологию. Сколько мы ни пытались с ними сотрудничать, ничего не получилось.

Сейчас наш главный сдерживающий фактор связан с тем, что нам не хватает производственных площадей, где можно было бы всё перерабатывать. Если бы они были, мы бы могли утилизировать 90% пластика в городе.

Планы

Главная наша задача - наладить производство полимерных шпал. Оборудование уже практически сделано. Осталось только изготовить само изделие и отправить его на испытания в НИИ РЖД. Уже многие понимают, что за пластиком будущее. Бетон и другие материалы - это прошлый век. На экошпалы мы делаем большую ставку.

Другой проект связан с организацией экологического фонда. Я недавно подал документы на его регистрацию. Он должен будет помогать экопредприятиям не только у нас в Волгограде, но и по всей России. Основная помощь будет заключаться в предоставлении грантов - мы уже нашли спонсоров, которые будут обеспечивать материальную составляющую. Кроме того, фонд будет помогать собирать и распространять технологии переработки.

Текст: Диана Кульчицкая

Роман Себекин — это человек, который решился бросить вызов пластиковому мусору, автор и создатель уникальной технологии, которая помогает превращать обыкновенный пластик в уникальный стройматериал.

Роман рассказывает, что проект никак нельзя назвать абсолютно новым и свежим. Впервые идея переработки пластика во вторичное сырье появилась в голове у Романа более 10 лет назад, в 2002 году.

На протяжении всего этого времени Роман вместе со своими коллегами фантазирует, изобретает, создает и превращает одни вещества в другие.

Себекин признается, что ни один из его дипломов, ни юридический, ни экономический, абсолютно не совпадают в его деятельностью, но он уверен, что не в дипломе счастье предпринимателя, а в изобретательности и уверенности в собственных силах.

Научные исследования – это основа вторичной переработки пластика. Невозможно использовать готовые формулы и решения, не опробовав их в лаборатории, а в процессе поставки экспериментов возможны различные дополнения и отклонения. Химия – это процесс творческий, тем более, профильных заведений, в которых бы изучали вторичную переработку сырья в нашей стране просто не существует.

Роман вспоминает, что 10 лет назад он выбирал из двух вариантов: или запустить собственный бизнес, или построить собственный дом. Деньги были лишь на реализацию одного из этих проектов, но он рискнул и решился вложить деньги в развитие бизнеса. Теперь он может похвастаться и собственным жильем, и развивающейся компанией, которая готова перерабатывать абсолютно любые виды пластика.

Роман отмечает, что есть компании, которые могут перерабатывать бутылки, есть компании, которые занимаются переработкой полиэтилена, но перерабатывать абсолютно все виды пластика в стране умеют лишь в его конторе.

Почему вторичные материалы? Потому что дешевле!

Так как продукция компании ориентирована на строительные организации, то в осенне-зимний период в Волгограде, а именно здесь расположена компания, наступает ремонтное затишье. Основные заказы поступают в весенне-летний период, когда люди заняты строительством дач и частных домов.

Полимерпесчаные блоки, черепица, тротуарная плитка – это далеко не весь ассортимент товаров, которые можно получить из вторично переработанного пластика. Заказывают у Романа как частные лица, так и строительные организации. Основная часть заказчиков узнает о строительных материалах через «сарафанное» радио. Один человек делает заказ, а затем все его соседи рассматривают строительные материалы и готовы сделать заказ и для собственного строительства.

Основное достоинство любых полимерпесчаных изделий – это относительная дешевизна и долговечность. Так классическая бетонная плитка служит в центральных и северных областях России от 3 до 5 лет, а полимерпесчаная – не менее 10 лет.

Полистиролбетон хоть и представлен на рынке товаров, но производится из первичных материалов, что значительно увеличивает его стоимость. Вторичный полистиролбетон – это легкий, теплый и долговечный материал, который подходит как для офисного, так и для промышленного строительства.

Удивить США – легко!

США является одним из лидеров в сфере переработки мусора. Именно поэтому Роман прошел пятинедельную стажировку в Unreasonable Institute в США.

Где взять деньги для начала собственного бизнеса? Именно с этой проблемой сталкивается 95% начинающих предпринимателей! В статье мы раскрыли самые актуальные способы получения стартового капитала для предпринимателя. Так же рекомендуем внимательно изучить результаты нашего эксперимента в биржевом заработке:

Там он изучил особенности социального бизнеса в различных странах, узнал о многих необычных и на первый взгляд непонятных проектах и даже удивил американцев универсальностью своей технологии по переработке мусора.

Самым необычным проектом, который Роман увидел в США, был проект по продаже строительного мусора. Буквально сэконд-хенд из стройматериалов.

Кто-то привозит на склад ненужные вещи, а кто-то выбирает среди них интересные для себя материалы и забирает к себе домой за символическую плату.

На свалку отправляются лишь те материалы, которые долго задержались на складе и не нашли своего покупателя. Так пенопластовые блоки американцами не перерабатываются и закапываются в землю, а в России из них получаются отличные полистиролбетонные блоки.

Особенности переработки мусора в России

Все знания, которые Роман получает за границей, хоть и являются бесценным багажом, но на практике применяться на 100% не могут. Ведь все инновации требуют денежных вложений, а свободных финансов у компании пока нет.

Сейчас компания перебралась из области в Волгоград – была сделана попытка организовать бизнес за городом, но не 100% загруженность производства не была возможности окупать постоянные перемещения в 50-километровой зоне.

Последний год не был простым – часть иностранных компаний вообще перестала рассматривать Россию, как место для инвестиций, в связи с введенными санкциями, хотя, говоря на чистоту, они и до того не стремились привезти деньги в Россию.

Роману постоянно поступают предложения от иностранцев, которые предлагают ему перебраться в США или в Европу и организовать свой бизнес там. За пределами России ему обещают и инвесторов, и финансирование проекта.

Если в ближайшие годы ситуация на рынке не улучшиться, то Роман с уверенностью говорит о том, что покинет Россию и будет строить свой бизнес или в «компактной» Европе, где затраты на логистику будут минимальны, или в США, где размах для творчества и развития значительно больше.

Работа в России – это процесс сложный и неоднозначный. Мусороперерабатывающим компаниям не положены ни льготы, ни скидки. Более того, такие предприятия приравниваются в России к загрязняющим воздух предприятиям, хотя во всем мире признаны социальными и финансируются в большей мере государством.

Работать здесь сложно, а порой невозможно. Так в 2014 году компания была оштрафована так сильно, что едва не стала банкротом.

Дальнейшее развитие

В планах и мечтах Романа – расширить проект на всю территорию России. Чтобы каждый желающий мог не только сделать мир чище и свободнее от вредных веществ, но и смог обзавестись собственным жильем, построенным из вторичного сырья.

Конечно, люди-энтузиасты находятся во всех областях и районах, но в большинстве случаев это энтузиасты, у которых нет средств на покупку оборудования и открытие предприятия.

Сейчас Роман с командой работает над идеей продажи франшизы, чтобы основными инвестициями занимались банки, а люди могли приобретать технику и работать на пользу и себе, и экологии.

1

В статье обозначена актуальная проблема образования иутилизации отходов промышленного производства. Проведен анализ результатов исследований композиционных материалов на основе отходов деревопереработки иминеральных вяжущих. Даны основные сведения опроцессах структурообразования древесно-цементных композитов, их свойств иобласти применения. Сформулированы основные проблемы широкого использования древесно-цементных композитов вкачестве эффективных строительных материалов. Приведены сведения ономенклатуре отходов металлургического производства, пригодных киспользованию впроизводстве строительных композиционных материалов. Также представлены результаты современных исследований вобласти получения систем твердения на основе отходов металлургического производства. Предложено направление исследований вобласти получения эффективных композиционных материалов на основе древесных опилок исмешанных вяжущих сиспользованием отходов металлургического производства.

опилкобетон

минерализатор

структурообразование

микрокремнезем

конвертерный шлак

смешанное вяжущее

1.АсаулА.Н. Теория ипрактика малоэтажного жилищного строительства вРоссии / А.Н. Асаул, Ю.Н. Казаков, Н.И. Пасяда, И.В. Денисова / под ред. д.э.н., проф. А.Н.Асаула. – СПб.: «Гуманистика», 2005. – 563с.

2.Гончарова М.А. Системы твердения истроительные композиты на основе конвертерных шлаков / М.А. Гончарова. – Воронеж: Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т, 2012. – 135 с.

3.Дворкин Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности / Л.И. Дворкин, О.Л. Дворкин. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 368 с.

4.Ефремова О.В., Каптюшина А.Г., Грызлов В.С., Свиридов Б.Д. Модифицированный древошлаковый композит // Строительные материалы. – 2010. – №2. – С. 66–68.

5.Коротаев Э.И. Производство строительных материалов из древесных отходов / Э.И. Коротаев, В.И. Симонов. – М.: Лесная промышленность, 1972. – 144 с.

6.Мельникова Л.В. Технология композиционных материалов из древесины: учебник для студентов спец. «Технология деревообработки». – 2-е изд.,испр. идоп. – М.: МГУЛ, 2004. – 234 с.

7.Наназашвили И.Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. – Л.: Стройиздат, 1990. – 415 с.

8.Овчаренков Э.А. Возможность использования промышленных отходов встроительной индустрии // Региональная архитектура истроительство. – 2011. – №1. – С. 17–22.

9.Осипович Л.М. Исследование контактной зоны «цементный камень – древесина» деревобетона // Известия вузов. Строительство. – 2007. – №2. – С. 28–33.

10.Цепаев В.А. Легкие конструкционные бетоны на древесных заполнителях / В.А. Цепаев, А.К. Яворский, Ф.И. Хадонова. – Орджоникидзе: Ир, 1990. – 134 с.

11.Цепаев В.А. Конструкционный опилкобетон на гипсе β-модификации. Прочность, деформативность, долговечность // Известия вузов. Строительство. – 2005. – №9. – С. 17–21.

12.Цепаев В.А., Панюжев Е.М. Состав ипрочность опилкобетона на низкомарочном гипсовом вяжущем // Строительные материалы. – 2003. – №2. – С. 55–58.

13.Цепаев В.А., Панюжев Е.М. Исследование влияния влажности гипсоопилкобетона на развитие деформаций ползучести // Известия вузов. Строительство. – 2004. – №12. – С. 86–90.

Современное состояние экономики страны обусловливает постепенное увеличение стоимости различного рода энергетических ресурсов, включая электроэнергию и транспортные расходы. Строительство жилых зданий не остается в стороне от этих хозяйственных процессов. Приоритетными направлениями исследований в сложившейся ситуации становятся не только вопросы стоимости возводимого жилья, но и затрат на его эксплуатацию в течение всего срока службы. На сегодняшний день на первый план выступают проблемы энергоэффективной эксплуатации жилых зданий. В связи с этим необходимы новые проектные решения, а также современные технологии производства строительных материалов и конструкций. Наряду с новыми материалами должны получить развитие и новые строительные системы на основе разного рода материалов, включающие древесину, металл и бетон .

Актуальность проблемы

В настоящее время на предприятиях различных отраслей промышленности образуется достаточно большое количество отходов и сопутствующих продуктов. Это создает не только определенные трудности в размещении и хранении промышленных отходов, но и представляет серьезную экологическую проблему. Одним из наиболее рациональных способов использования некоторых промышленных отходов является их применение в качестве сырьевых материалов в строительной индустрии. Использование отходов производств обеспечивает промышленность богатым источником зачастую уже подготовленного сырья. Такой подход позволяет экономить капитальные вложения, предусмотренные для строительства предприятий, добывающих и перерабатывающих сырье, и способствует повышению уровня их рентабельности. В строительной индустрии имеется положительный опыт использования вторичных продуктов в производстве различных строительных материалов и изделий. Но, несмотря на это, использование вторичных продуктов промышленности развивается достаточно медленно, что приводит к накоплению этих отходов .

Одним из широко распространенных видов вторичных продуктов промышленности являются отходы деревопереработки. Около половины перерабатываемой древесины составляют отходы, большая часть которых неэффективно утилизируется. Вместе с тем у нас в стране имеется значительный опыт использования отходов деревопереработки в производстве строительных материалов. Такие отходы, как опилки и стружка без предварительной переработки могут служить заполнителями в строительных материалах на основе минеральных вяжущих. Исследования последних лет свидетельствуют о неослабевающем интересе к вопросам подбора составов, изучению различного спектра свойств, совершенствованию технологии получения эффективных композитов на основе минеральных вяжущих и отходов деревопереработки .

Современное состояние вопроса исследований

В результате воздействия химических веществ и физических факторов изменяется химический состав древесной массы, древесина приобретает новые свойства, необходимые для производства различных строительных материалов и изделий. В основе технологии производства деревобетонов лежат сложные физико-химические процессы, протекающие в древесине под действием физико-механических и химических факторов. Одними из наиболее распространенных материалов на древесных заполнителях и минеральных вяжущих являются опилкобетон, фибролит, арболит. Область применения данных материалов ограничена физико-химической природой древесины: анизотропностью, гигроскопичностью, неравномерной усадкой при высыхании, низкой биостойкостью и горючестью. Среди указанных материалов особый интерес представляют опилкобетоны . Опилкобетон относится к разновидности легких бетонов, в состав которых входят органические (опилки) и минеральные (песок) заполнители, вяжущее (цемент, известь, гипс) и минерализаторы. При производстве легких бетонов с заполнителями из древесных отходов важное значение приобретают свойства, характерные лишь для самих отходов. Опилки имеют преимущества перед другими видами древесных заполнителей. Однородное гранулированное строение опилок обеспечивает их хорошую текучесть, что имеет большое значение при прессовании изделий их опилок. Древесные опилки в зависимости от источника образования можно подразделить на две основные категории: опилки, получаемые от продольной распиловки бревен на лесопильных рамах, и опилки от обработки древесины на круглопильных станках. Первый вид опилок имеет форму, близкую к кубической, размерами от 7×7 мм до мельчайшей древесной пыли. Опилки, образующиеся при обработке на круглопильных станках, имеют волокнистую структуру, а по размеру значительно меньше опилок, получаемых на лесопильных рамах. Станочные опилки полностью проходят через сито с диаметром отверстий 2 мм и имеют основную фракцию размером 1-2 мм. Для изготовления опилкобетона рекомендуется использовать просеянные опилки хвойных пород, богатых смолой крупностью 1-5 мм. Для изготовления опилкобетона в большинстве случаев используются традиционные вяжущие вещества: портландцемент, быстротвердеющий портландцемент, сульфатостойкий цемент, вяжущее низкой водопотребности. Между тем на твердение цементного теста отрицательное влияние оказывают вещества, содержащиеся в древесине: гемицеллюлозы, крахмал, экстрактивные вещества. Это связано с тем, что цементное тесто, являясь щелочной средой, воздействует на гемицеллюлозы, которые гидролизируются щелочью и переходят в простые сахара, растворимые в воде и отрицательно влияющие на процессы твердения бетонов из измельченных древесных отходов. Крахмал в зимнее время года превращается в сахара и масла (смесь жиров пальметина и стеарина). Масла образуют на поверхности древесных частиц тонкие пленки, препятствующие их сцеплению с цементным тестом. Наиболее отрицательное воздействие на процессы твердения оказывают растворимые в воде сахара, легко диффундирующие через стенки клеток древесины. Разное содержание в древесине различных пород растворимых в воде сахаров по-разному влияет на сроки схватывания цементно-опилочной смеси. Экстрактивных веществ выделяется в цементное тесто значительно меньше, чем сахаров и действие их на процессы твердения проявляется в меньшей степени, чем действие сахаристых веществ. Интенсивность поступления сахаристых веществ снижается по мере схватывания цементного теста и прекращается полностью к концу процесса твердения. Наличие щелочной среды является необходимым условием твердения цемента, тогда как присутствие древесины в бетоне снижает значение водородного показателя .

Для уменьшения водопоглощения, снижения возможности гниения, образования вредных для бетона гумусовых кислот и улучшения связи между органическими и неорганическими составляющими используется предварительная обработка опилок (минерализация). Один из способов минерализации древесных опилок является насыщение их известковым молоком и последующего их высушивания, погружения в раствор жидкого стекла . Известен способ, когда древесные опилки модифицируют путем щелочного гидролиза в течение 1,5-2 часов. Процесс модифицирования приводит к увеличению зоны контакта, усилению сцепления древесных опилок с неорганическим вяжущим и, как следствие, к повышению прочности материала .

Для подбора состава опилкобетона может быть использована формула

где R28 - кубиковая прочность опилкобетона в возрасте 28 суток, МПа; П/О - массовое отношение песка и опилок; Rц - активность цемнта; Ц - соответственно количество цемента на 1 м3 уплотненного опилкобетона.

Перспективное направление исследований

В литературе известны примеры получения материалов на основе древесных опилок и композиционного вяжущего, состоящего из тонкомолотого гранулированного доменного шлака и портландцемента. В настоящее время имеется опыт использования отходов металлургической промышленности в качестве сырьевых компонентов для получения композиционных вяжущих. Поскольку проблема комплексной переработки металлургических отходов полностью не решена, общий объем утилизации шлаков черной металлургии составляет около 60 %, несколько лучше перерабатываются доменные шлаки ‒ порядка 80 % .

Исследования последних лет показывают, что в зависимости от состава, химической активности и преобладающего механизма действия некоторые виды металлургических отходов можно использовать в цементных системах. Такие отходы, как конвертерные и доменные шлаки, микрокремнезем и др., могут являться добавками-заменителями части цемента или наполнителями, улучшающими строительно-технические свойства или придающими специальные свойства цементным системам. В случае использования минеральных активных наполнителей последний должен быть более тонко измельчен, чем вяжущее вещество. Именно дисперсность, определяющая свободную поверхностную энергию, является критерием проявления химической активности кислых зол, шлаков многих других пород и минералов. При диспергировании увеличивается химический потенциал микрочастиц, существенно повышается их химическая активность, так как, во-первых, увеличивается общее количество активных центров, валентных вакансий и дефектов; во-вторых, возрастает растворимость труднорастворимых минеральных пород. В современных исследованиях многими авторами отмечается, что влияние дисперсности минеральных наполнителей в цементно-водных системах обусловливается проявлением внутренних сил на межфазных границах, в межчастичном и межагрегатном взаимодействии вследствие наличия избытка поверхностной энергии. При введении в состав цементных систем микронаполнителей, наиболее мелкие зерна (коллоидных размеров), которые становятся центрами кристаллизации в контактной зоне цементного камня, наблюдается повышение прочности различных вяжущих веществ. Оптимизация содержания минерального наполнителя в бетоне характеризуется оптимальным насыщением межзернового пространства цемента наполнителем. При этом достижима максимально плотная упаковка частиц, в том случае, если размерность частиц, наполнителя значительно меньше частиц цемента. В том случае, если размерность частиц наполнителя и цемента находится примерно в одном диапазоне, максимальное насыщение цемента наполнителем происходит без образования контактов частиц наполнителя между собой. Если же количество наполнителя выше оптимального, то это приводит к нарушению непосредственных контактов между частицами цемента и в конечном итоге к уменьшению прочности цементного камня и бетона. На основе конвертерных шлаков получены вяжущие с использованием механохимической активации шлака в сочетании с рациональными технологическими параметрами формования и твердения. По результатам проведенных экспериментов также установлено, что система «конвертерный шлак - портландцемент» является наиболее эффективной как по структурным характеристикам, так и с позиции механических свойств .

Заключение

Эффективность применения композитов на основе древесины и минеральных вяжущих на основе местного сырья в сочетании с практически неограниченной сырьевой базой дают право рассматривать развитие их производства как одно из перспективных направлений в освоении новых прогрессивных строительных материалов. С учетом вышеизложенного представляется
возможным проектирование составов и исследование свойств опилкобетонов с использованием различных отходов металлургической промышленности. Такие легкие бетоны могут составить конкуренцию в стоимости существующим аналогам, а также широко используемым сегодня конструкционно-теплоизоляционным материалам в отношении основных эксплуатационных свойств.

Библиографическая ссылка

Борков П.В., Мелконян В.Г. ЭФФЕКТИВНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ОТХОДОВ ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКИ И МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 3-1. – С. 18-21;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33577 (дата обращения: 20.04.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»