Переработка конструкций и материалов от разборки зданий для повторного использования —
Панели наружных и внутренних стен, перекрытий, лестницы при их удовлетворительном состоянии после разборки могут быть использованы для строительства одно- двухэтажных административных зданий, хозблоков ДЭЗ, общественных помещений и спортивных залов на территории микрорайонов, объектов дачных и садовых кооперативов и товариществ.
Складирование конструкций, используемых впоследствии, необходимо производить с выполнением требований, предъявляемых к складированию новых конструкций, т.е. плиты нужно укладывать на деревянные подкладки, а панели устанавливать в пирамиды.
По временному классификатору Минздрава, при разборке пятиэтажных крупнопанельных жилых зданий образуются: отходы бетона и железобетона; сколы асфальта; отходы керамзитобетона; отходы древесины; лом черных металлов; отходы рубероида; отходы битума (мастика); отходы линолеума (вт.ч. оргалит); стеклобой; санфаянс использованный; кирпич (бой); раствор цементно- известковый отработанный; отходы лакокрасочные; шлаки и зола; керамическая плитка (бой); тара бумажная загрязненная; тара металлическая использованная; замусоренный грунт.
Преобладающими видами строительных отходов в городе являются замусоренный грунт, асфальт, каменные материалы, кирпич, бетон и железобетон, древесина, картон, бумага, кровельно-битумные материалы, стекло и утеплители. Естественно для повторного использования этих отходов после переработки могут использоваться только отдельные виды строительных отходов, такие, как бетон и железобетон, кирпич, стекло и утеплитель, кровельно-битумные материалы и др. Остальные отходы подлежат утилизации.
На рис. 6.24 представлена блок-схема использования строительных материалов, получаемых из отходов при разборке жилых зданий.
Выбор номенклатуры технологического оборудования для переработки демонтируемых строительных конструкций во многом определяют методы разрушения некондиционных бетонных и железобетонных изделий (см. табл. 6.15).
Существуют статические (гидрораскалывание, дробление, резка и расширение) и динамические (ударные, вибрационные, взрывные) методы разрушения материала, при этом удельные энергетические затраты более низкие при динамических методах. В настоящее время наибольшие результаты достигнуты в совершенствовании технологии разрушения строительных конструкций ударными методами, раскалыванием, резкой, дроблением и расширением.
А. 1. Ударные методы
Наиболее широкое распространение получили гидравлические и пневматические молоты на самоходных установках, отличающиеся высокой производительностью, мобильностью и возможностью точного приложения удара. Гидравлические молоты по сравнению с пневматическими имеют меньший уровень шума, вибрации и пылеобразования. Серийно изготавливаются гидравлические молоты СП-62 (энергия единичного удара — 9000 Дж) и гидропневматические СП-71 (3000 Дж), ГПИ-300 (3000 Дж) и ГПМ-120 (1200 Дж).
А.2. Раскалывание
При разрушении бетонных и железобетонных конструкций методом раскалывания используют гидроклинья, позволяющие работать без вредных воздействий вибраций, шума и пылеобразования. Гидроклин состоит из гидроцилиндра и расклинивающего устройства, вставляемого в высверленное отверстие и создающего усилие до 130 т, а также насосной станции, создающей давление в гидроцилиндре. Средняя производительность гидроклиньев примерно в 5—10 раз выше по сравнению с ручными отбойными молотками.
А.З. Резка
При разрушении находят применение способы резки, позволяющие расчленить сооружение или конструкцию на отдельные элементы (блоки), пригодные для повторного использования. При этом используются алмазные отрезные круги и термическая резка с применением кислородного дутья, плазмы или электрической дуги. Современные машины с алмазными кругами (УРБ-300, НШ-1835, СМ-356 и др.) позволяют резать железобетон на глубину до 400 мм и с механической скоростью подачи до 2 м/мин.
А.4. Дробление
Дробление осуществляется с помощью зубьев, которые устанавливаются на бетоноломе или отдельно крепятся на экскаваторе. Сменное рабочее оборудование позволяет дробить железобетонные конструкции толщиной до 700 мм и фундаментов — до 1200 мм.
А.5. Разрушение
Для разрушения строительных конструкций с помошью расширения наиболее часто используют патроны жидкой углекислоты (кардокса), действие которого основано на увеличении объема в результате перехода углекислого газа из жидкого в газообразное состояние, при этом развиваемое давление изменяется от 125 до 275 МПа. В последнее время появились и другие расширяющиеся составы, действие которых основано на различных химических процессах, протекающих от нескольких часов до 30 мин. (невзрывчатое разрушающее средство НРС-1, «Бризант» и др.). Разрушение конструкций происходит в результате расширения залитой в пробуренные шпуры смеси порошка с водой, но развиваемое в результате давление значительно ниже, чем при использовании кардокса (в пределах 30—40 МПа). Поэтому с помошью таких разрушают, как правило, легкие железобетонные конструкции.
Главная экономическая цель, которую преследуют предприятия, перерабатывающие отходы, — возможность выгодной продажи получаемых материалов, преимущественно щебня различных фракций и песка. Для достижения этой цели нужна уверенность, что засоренное посторонними предметами сырье после переработки окажется однородным по качеству щебнем и песком. При такой постановке вопроса становится необходимым изъять из потока посторонние включения: разрушенные конструкции зданий, которые нельзя переработать в щебень — стальную арматуру, стекло, пластмассу, дерево, бумагу, а также почву и т.п. Как правило, предусматривается выделение стальных элементов при помощи магнитных устройств, в большинстве случаев магнитных сепараторов. Типична установка уловителей в двух местах над конвейерами: после первичного и вторичного дробления.
В зависимости от состава перерабатываемых материалов и требований к продукции могут применяться различные технологии. Значительное разнообразие выпускаемого оборудования позволяет комплектовать технологические схемы в соответствии с конкретными условиями:
— с одностадийным дроблением, без разделения на фракции и выделения отходов;
— с двухстадийным дроблением без сортировки;
— с одно- или двухстадийным дроблением и сортировкой при получении одной или нескольких фракций продукции. Дробилки работают в замкнутом цикле;
— с одно- или двухстадийным дроблением и сортировкой при получении одной или нескольких фракций продукции. Дробилки работают в замкнутом цикле;
— с одно- или двухстадийным дроблением и сортировкой или получении продукции, фракционный состав которой может изменяться (гибкая схема регулирования соотношения фракций) с применением управляемой технологии.
При одностадийном дроблении обычно используют шековую или роторную дробилку. Когда применяется двухстадийное дробление, вторичное дробление осуществляют роторные или конусные дробилки. Принимаемое решение о сочетании дробилок связано со стремлением получить зерна щебня кубообразной формы.
Несмотря на предварительную подготовку строительных отходов на месте их образования размер кусков железобетонных элементов от разрушенных зданий в большинстве случаев не соответствует размерам входного отверстия дробилки, поэтому на пунктах переработки некоторая часть исходного материала подлежит предварительному измельчению и дроблению.
Большая часть перерабатываемых строительных отходов должна быть обогащена. Цель обогащения — увеличить содержание ценной части бетона и уменьшить содержание посторонних примесей. В строительных отходах, направляемых на переработку для получения щебня, имеются частицы различные по прочности, применение которых без выделения зерен слабой прочности ухудшает качество полуфабрикатов и изделий. С целью получения продукции, не содержащей частиц малой прочности, перед и после первой стадии дробления отделяются мелкие фракции, которые обычно относят к отходам. Чтобы исключить засорение продукции посторонними включениями, производят ручную отборку, чаще на ленточном конвейере с увеличенной шириной ченты при скорости движения ленты около 0,2 м/с, считающейся безопасной для персонала.
В отдельных случаях выделение древесных отходов производят в водной среде. Предметы значительной длины, не являющиеся сырьем для производства щебня, отбираются на грохоте. Пылеватые частицы отделяются при промывке или продувке. Последний способ более дешевый и применяется чаше.
Дробление является самым дорогим по стоимости замены быстроизнашивающихся частей и расходу энергии. Поэтому основной принцип переработки строительных отходов — не дробить ничего лишнего. Кроме того, при дроблении кусков, однородных по размерам, получается наименьшее количество пыли, всегда нежелательной и невыгодной во всех отношениях: техническом, гигиеническом и экономическом. Отсюда вытекает второй принцип переработки: раньше разделить по крупности, а потом дробить. Таким образом, обогащенный продукт превращается в готовый щебень, а побочные отобранные материалы вывозятся на городской полигон захоронения отходов. Схема основных процессов переработки строительных отходов от разборки зданий включает: подготовку материала к первичному дроблению; первичное дробление; отделение металла; удаление мелкой фракции, дерева и пластмассы; вторичное дробление; отделение металла; сортировку по фракциям.
Общие принципы создания технологического оборудования по переработке некондиционного бетона и железобетона как в нашей стране, так и за рубежом базируются на возможности применения существующего дробильно-сортировочного оборудования, используемого при переработке природного камня из карьеров. Однако при определении конструктивных параметров дробильной установки, предназначенной для переработки отходов из железобетона, необходимо учитывать наличие арматуры и невозможность точного контроля формы и размеров подаваемого материала. Необходимость пропускания арматуры через установку по переработке отходов из железобетона заставляет выбирать камнедробилку первичного дробления повышенной производительности и, соответственно, увеличенные габаритные размеры.
В результате коэффициент полезного действия установок первичного дробления значительно ниже, чем обычных камнедробильных агрегатов. При этом увеличение габаритов подаваемого на дробление кондиционного бетона еще больше снижает КПД установки. В то же время, чем крупнее установка первичного дробления, тем меньше подготовки требует подаваемый материал — нет необходимости разрушать конструкции на более мелкие куски на площадке разборки пятиэтажного здания.
Б. Переработка и утилизация стройматериалов
Б.1. Переработка стеклобоя
Стеклобой от зданий, подлежащих разборке, целесообразно отдельно собрать и упаковать в емкости, например, в металлические контейнеры. Это вызвано тем, что мелкодисперсный порошок, получаемый от переработки стеклобоя, будет использован для изготовления пенобетонных блоков как компонент, выполняющий роль одновременно наполнителя и вяжущего материала Поэтому режим переработки стеклобоя будет отличаться от режима переработки отходов в виде утеплителей. Однако состав технологического оборудования для переработки стекла и утеплителя один и тот же. При переработке стеклобоя в стержневом смесителе следует выдерживать необходимый режим обработки, позволяющий получать мелкодисперсный порошок с размерами частиц менее 0,5—1мм. В этом случае тонкодисперсные составляющие подобного порошка применяются как вяжущие компоненты. Переработка стеклобоя должна производиться на установке, обеспечивающей возможность дополнительного помола мелкодисперсного порошка, получаемого от переработки стеклобоя, с целью повышения его вяжущего свойства.
В виде отходов кроме боя стекла от разборки зданий возможно и использование бытовых отходов, в т.ч. стеклотары. Таких отходов в г. Москве образуется, по данным ГП «Промотходы», 100—130 тыс. т в год.
На рис. 6.25 показана технологическая линия опытной установки по переработке стекла и утеплителя.
Установка состоит из узлов приема исходного материала, первичного дробления, помола и рассева, обеспечивающих получение наполнителей необходимых фракций, пригодных для изготовления различных строительных материалов и изделий.
Производительность установки составляет две тонны в час. Установленная мощность — 80 кВт.
Установка функционирует на открытой площадке и имеет систему обеспыливания.
Б.2. Переработка отходов утеплителя
Переработке для повторного использования в строительных изделиях подлежат все виды силикатных утеплителей, в том числе: керамзитовые, шлаковые и другие засыпки, плитные утеплители из керамзитобетона, из ячеистых бетонов (газосиликатов), из пеностекла, а также плитные утеплители из минеральной ваты и стекловаты.
Кусковые, плитные и засыпные утеплители на месте разборки зданий должны складироваться в контейнеры или отдельные штабеля и доставляться на пункт их переработки автотранспортом.
На пункте переработки волокнистые утеплители (минеральная вата) складируются в отдельный штабель и перед подачей в приемный бункер дробильно-помольной установки смешиваются бульдозером с другими видами утеплителей в примерной пропорции 1:3.
В процессе смешивания различных утеплителей бульдозером должно осуществляться предварительное дробление плитных утеплителей. Размер кусков при этом не должен превышать габариты входного отверстия роторной дробилки (200×500 мм).
Дробление и помол утеплителей осуществляется в 2 стадии — первичное дробление в молотковой дробилке до размеров частиц менее 8 мм и вторичное дробление в стержневой мельнице до размеров частиц менее 1,5 мм (0—1 мм).
Одним из основных требований для переработки отходов утеплителя является их раздельный сбор и складирование при разборке зданий. Кроме того, прежде чем приступить к переработке этих отходов, требуется оценить их физическое состояние, главным образом влажность и размер кусков, подлежащих переработке, а также их скученность, не позволяющую обеспечить непрерывную подачу их в приемное отделение перерабатывающей установки.
Б.З. Переработка битумных кровельных отходов
Переработка битумно-рубероидных отходов производится термической обработкой при температуре 280 — 300° С (см. рис. 6.26).
Технологический процесс переработки кровельных отходов состоит из следующих операций: формирование пакета отходов для загрузки в котел, строповка пакетов и их установка в котел; вытапливание битума; извлечение пакета из битума и слив остатков битума с основы.
Сформированный пакет битумных отходов на крыше здания без изменения его форм опускается в кассету котла для вытапливания битума.
Кассета (4) представляет собой решетку размером 200 мм, сваренную из арматуры диаметром 5—8 мм. В кассете в вертикальном положении размещается восемь нарезок размером 1000x1000x100 мм кровельных отходов так, чтобы между ними был зазор 22 мм Этот зазор создается и поддерживается с помощью 2-х шампуров. Строповка кассеты осуществляется с применением скоб. Высота скоб порядка 500 мм определена из условия установки их выше поверхности жидкого битума и ближе к отверстию котла для удобства строповки. На кассету уложена мелкая стальная сетка для фильтрации инородных включений размером более 5 мм. Жидкий битум из битумовоза заливается в котел через верхнее отверстие после снятия крышки (12) с помощью строповочной скобы (13). Для отвода паров битума и воды предусмотрен патрубок (3). Кассета установлена на упорах (6), длина которых составляет 500 мм и обеспечивает устойчивое горизонтальное ( без перекосов) положение кассеты. Люк (10) закрепляется болтами к днищу и предназначен для чистки топки от инородных включений размером менее 5 мм. Сливная труба битума (8) расположена на расстоянии 150 мм от днища, то есть выше допустимого уровня осадка из посторонних включений.
При наливе битума объемом 2 м3 уровень его устанавливается на отметке I-I (1021 мм). При погружении кассеты объемом 0,7 м в битум уровень битума поднимается до отметки 11-11 (1378 мм) и выше поверхности нарезок отходов на 28 мм. В этом случае кассета с кровельными отходами полностью погружена в битум. Строповочные скобы возвышаются над уровнем битума на 472 мм, что позволяет производить строповку кассеты для подъема ее из котла.
После выплавления битума из отходов он сливается и уровень его понижается до отметки Ill-Ill.
Кассета с основой кровельного ковра (картон или стеклоткань) извлекается из битума и подвешивается на 5… 10 минут так, чтобы оставшийся на кассете и основе битум стекал. Посторонние включения (14) извлекаются вместе с кассетой. Поскольку в промышленной установке слив битума из котла осуществляется полностью без остатков, то надобность в подвешивании кассеты отпадает.
Температура в термонагревателе должна быть оптимальной для поддерживания температуры расплавленного битума в котле порядка 160°С.
Производительность всей установки зависит от емкости котла, мощности печей, степени подготовки сырья и др. и должна определяться экспериментальным путем.
Важным этапом при проектировании комплекта является выбор серийно выпускаемого отечественной промышленностью обогреваемого битумного крана, так как от его работы, особенно при низких температурах, зависит эффективность работы всей установки по выплавлению битумных отходов. При детальном анализе выпускаемых битумных кранов с обогревом по своим техническим параметрам наиболее удовлетворяет для такой технологии битумный кран с паровым обогревом. Длительность службы кровельных и дорожных покрытий во многом зависит от свойств битума.