Использование кирпичного боя для производства строительных композитов

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 23, 2011 4.

-\-

УДК 666.97

М.М.Батдалов, В.Х. Хадисов ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КИРПИЧНОГО БОЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ

M.M. Batdalov, V.H. Hadisov USE OF BRICK WASTE FOR PRODUCTION OF BUILDING COMPOSITES

Аннотация. Работа посвящена актуальной проблеме утилизации техногенных продуктов в виде керамического кирпичного боя, образующихся в результате сноса зданий и сооружений, а также отходов керамической промышленности с использованием его в качестве мелкого и крупного заполнителей в бетонах.

В статье приведены анализ экологической обстановки региона и результаты исследования отходов сноса зданий и сооружений и керамической промышленности для повышения эффективности использования данного продукта в качестве заполнителя в производстве строительных композитов.

Ключевые слова: керамический кирпичный бой, вторичное сырье, строительные композиты, опытные исследования, физико-механические свойства

The аbstract: The work deals with an urgent problem of utilization of man-made products in the form of a ceramic brick battle resulting from the demolition of buildings and structures, as well as the ceramic industry waste using it as fine and coarse aggregate in concrete.

The paper presents the analysis of the environmental situation in the region and the results of a study of waste demolition of buildings and structures and the ceramics industry for more efficient use of the product as a filler in the manufacture of building composites.

The keywords: ceramic brick fight, recycled materials, construction composites, experimental studies, physical and mechanical properties.

По данным различных источников [1, 2] на территории Российской Федерации в отвалах и хранилищах уже накоплено более 80 млрд. тонн твердых промышленных и бытовых отходов, при этом количество таких отходов ежегодно увеличивается на 7 млрд. тонн, что создает реальную угрозу здоровью населения и наносит значительный вред окружающей среде. Из общего количества образующихся отходов производства и потребления утилизируется только 3 % отходов потребления и 30 % отходов производства, остальное количество отходов либо сжигается, либо закапываются на полигонах. Захоронение не отсортированных отходов ведет к безвозвратной потере до 90% полезной продукции, имеющей реальный спрос на рынке вторичного сырья.

На территории Чеченской Республики продолжается процесс накопления твердых промышленных и бытовых отходов. Учтенная годовая масса образующихся отходов производства по 1088 предприятиям республики, внесенных в региональный реестр, составляет - 1557652,3 тонн/год. Из них 1 класса опасности - 6,4 тонн, II класса - 171,7 тонн, III класса - 1436,4 тонн, IV класса - 1516925,7 тонн и V класса - 40438 тонн [3].

В республике отсутствуют предприятия по приему и переработке промышленных отходов, которые могут рассматриваться как вторичные материальные ресурсы, а также предприятия по приему опасных промышленных отходов и утилизации их для последующего обезвреживания и захоронения на специальных полигонах. Перечисленные проблемы, конечно, являются общими и для других субъектов Российской Федерации.

Большое количество отходов образуется на щебеночных заводах в виде известняковой пыли при получении щебня путем дробления плотных известняков, а также на кирпичных заводах - в виде боя и брака [4].

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 23, 20114.

А-

Основным конструкционным материалом для различных видов строительства в настоящее время и в обозримой перспективе остается бетон и железобетон. Поэтому расширение возможности использования отходов для изготовления различных бетонов является актуальной проблемой. Особенно это относится к легким бетонам. Такие бетоны на пористых заполнителях применяют для снижения собственной массы несущих конструкций [5].

Использование керамического кирпичного боя для изготовления некоторых строительных изделий имеет важное народнохозяйственное значение, как с точки зрения экономии ресурсов, так и с точки зрения утилизации отходов для обеспечения экологической безопасности.

Вместе с тем, с давних времен известен опыт применения толченого кирпича (так называемой цемянки) в роли активной гидравлической добавки для повышения водостойкости известковых вяжущих веществ. В настоящее время представляется перспективным использование отходов керамического производства для получения бесцементных пробужденных бетонов и строительных растворов. Пробужденный бетон -пластический затвердевающий строительный материал, который получается путем частичного помола на тяжелых бегунах кирпичного боя и других отходов в присутствии воды и активизатора (чаще всего извести, иногда цемента и т.д.).

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что сырьевая база строительного производства может быть существенно расширена за счет переработки и рационального использования разнообразных отходов предприятий стройиндустрии, а также других строительных производств, имеющихся в Чеченской республике и в других регионах РФ.

Данная работа посвящена разработке и обоснованию технического решения по использованию керамического кирпичного боя при изготовлении легких бетонных конструкций, с целью снижения себестоимости бетона и загрязнения окружающей среды.

Для изучения возможности применения отходов производства при изготовлении строительных материалов и изделий в учебно-научной лаборатории строительного факультета Грозненского государственного нефтяного технического университета были проведены экспериментальные исследования. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- определен режим дробления керамического кирпичного боя;

- изучены основные свойства продукта дробления;

-проведены исследования по изучению кинетики прочностных характеристик легкого бетона и его твердения

В исследованиях был использован керамический кирпичный бой (ККБ) из кирпичных заводов. Сведения, приведенные в различных литературных источниках, показывает, что использование кирпичного боя в легких бетонах, вместо керамзита, позволяет снизить его себестоимость на 30-35 %.

Кирпичный бой, как вторичный материал, получаемый при сносе кирпичной кладки, имеет ту же структуру, что и изначальный материал - кирпич обладает своей проектной прочностью и стойкостью, имея пористую структуру и малую лещадность.

Для исследования кирпичного боя как вторичного материала нами производилось его измельчение с использованием щековой лабораторной дробилки ДС-200щл, затем на основе набора сит (ГОСТ Р 51568-99) выполнялся анализ гранулометрического состава.

За основу принят легкий керамзитовый бетон класса В15 с плотностью 1600 кг/м состава 1:1,4:1,4 при В/Ц = 0,7 и с суперпластификатором С-3 [6].

Подвижность бетонной смеси составляет 1 -2 см.

Для изучения прочностных характеристик кирпичного боя были изготовлены III серии образцов (образцы-кубы размерами 10х10х10 см).

В 1-ой серии образцов вместо традиционного крупного заполнителя (керамзита) был использован вторичный щебень, полученный путем дробления кирпичного боя. Песок в

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 23, 2011 4.

-\-

данном составе использовался обычный кварцевый Червленого месторождения Грозненского района ЧР крупности МК = 1,8.

Для исследования основных свойств полученного состава была приготовлена бетонная смесь объемом 0,007 м3. Необходимый состав компонентов для приготовления данного объема бетонной смеси приведен в табл.1.

Во П-ой серии образцов мелкий заполнитель заменен на песок из дробленого ККБ с модулем крупности МК = 2,3.

В Ш-ей серии образцов при изготовлении бетонной смеси в состав добавлен суперпластификатор С-3 в количестве 2-3 % от массы цемента.

В результате проведения испытаний образцов получены следующие данные:

- прочность образцов на сжатие первой серии опытов (с использованием кварцевого песка Червленого месторождения и щебня из кирпичного боя) составляет = 392кН с плотностью бетона 1970 кг/м3;

- образцы - П-ой серии опытов (с использованием песка и щебня из кирпичного боя) показали прочность на сжатие = 297кН и плотность 1745 кг/м3;

- образцы - Ш-ей серии опытов с добавкой суперпластификатора С-3 (2 % от массы цемента) показали прочность на сжатие RcЖ = 414кН и плотность 1790 кг/м3.

Таблица 1

Компоненты исследуемого бетона_

№№ Наименование компонента Количество, кг

1 Вторичный щебень(ККБ) 2,850

2 Песок 2,875

3 Цемент 2,075

4 Вода

Остальные сведения по исследованным составам бетонов приведены в табл. 2

Таблица 2

Сведения по исследованным образцам - бетона_

№ состава Расход цемента Ц, кг/м3 Расход заполнителя, кг/м3 Расход воды В, кг/м3 Расход добавки С-3, кг/м3 В/Ц P, 3 кг/м3 Прочность на сжатие Ясж (кН), через сутки

Щ П 7 14 28

I 415 570 760 (обычный) 291 - 0,7 1970 122 298 392

II 415 570 575 (ККБ) 311 - 0,75 1745 116 232 297

III 403 605 610 (ККБ) 262 12 0,65 1790 167 311 414

Анализ данных табл.2 показывает, что характеристики данного бетона находятся в пределах: прочность на сжатие в возрасте 28 суток составляет 29,7 - 41,4 МПа, плотность - 1745-1970 кг/м3.

Для обоснования эффективности применения в качестве крупного заполнителя бетона кирпичного боя проведено сравнение себестоимости заполнителей бетонов (табл.3) [7]. Так, например, 1 м3 вторичного щебня из кирпичного боя в 2 раза дешевле, чем керамзитовый щебень.

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. № 23, 2011 4.

А-

Таблица 3

Стоимость 1 м3 различных видов заполнителей

Наименование заполнителя для бетона Стоимость 1 м3, руб.

Щебень гранитный фракции 5-20 1580

Щебень гравийный фракции 5-20 1400

Щебень известняковый фракции 5-20 1200

Щебень керамзитовый фракции 5-20 1500

Щебень вторичный бетонный фракции 5-20 920

Щебень вторичный кирпичный фракции 5-20 770

Кирпичный бой 300

Анализ данных табл.3 свидетельствуют о том, что стоимость легкого бетона с применением керамического кирпичного боя экономически более целесообразно.

Таким образом, применение керамического кирпичного боя, позволит в дальнейшем получить легкий бетон, который возможно будет использован как для ремонтно-восстановительных работ, так и для капитального строительства, а также снизить влияние отходов на окружающую среду и освободить территории земель для других нужд.

Библиографический список:

1. Чернышев, Е.М. Фундаментальные и природные прикладные исследование РААСН по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли РФ в 2002 г. //В 2 г.:сб. научн. тр. РААСН // Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, 2008. -Т 2.- С.154-179

2. Максаковский, В.П. Географическая картина мира // В 2 кн. - Кн. II: Общая характеристика мира. - М.: Дрофа, 2007.-480 с.

3. Шахтамиров, И.Я. Государственный доклад о состоянии окружающей среды Чеченской республики в 2010 г. / И.Я. Шахтамиров. - Грозный. - 2011. - 181 с.

4. Чирков, А.С. Добыча и переработка строительных горных пород / А.С. Чирков. - М.: «Горная книга», 2009. - 621с.

5. Баженов, Ю.М. Технология бетона / Ю.М. Баженов. - М.: АСВ, - 2002. - 499 с.

6. Дорф, В.А., Довжик, В.Г. Высокопрочный керамзитобетон (Обзор опыта производства, особенностей технологии и свойств). М. 1968. -52с.

7. URL: http://www.splyse.ru/buil