ПРОИЗВОДСТВО ЦЕМЕНТОВ: КАК УМЕНЬШИТЬ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Среди материалов, которые можно использовать для изготовления разделочных столов, бетон уже на сегодняшний день является материалом, наносящим наименьший ущерб окружающей среде.

У него множество ингредиентов, он не выделяет никаких вредных газов, и его производство не является таким трудоинтенсивным, как производство смолы или природного камня. Тем не менее, его можно производить при значительно меньшем воздействии на окружающую среду по сравнению с тем, которое обычно оказывает традиционное сочетание природного песка, гравия и цемента.

Существует два способа уменьшения воздействия бетона на окружающую среду:

1. Замена инертного заполнителя материалами из отходов;

2. Замена части цемента продуктами из отходов.

Каждый из этих шагов не только позволяет сделать бетон более «зеленым», но также создает дополнительные преимущества для продукта и/или его производителей.

1. Заполнитель из отходов

Обычные работы с использованием песка и гравия не наносят особого ущерба окружающей среде. Тем не менее, для их осуществления все же необходимо использование экскаваторного оборудования, они могут разрушить среду обитания представителей флоры и фауны, которые чувствительны к изменениям окружающей среды. После таких работ могут оставаться крупные открытые карьеры, которые могут заполняться водой, но не могут поддерживать существование здоровых экосистем.

Имеется три рентабельных замены для песка и гравия: дроблёный бетон, литейный шлак или же «шлак», производимый на предприятиях по переработке стекла. У каждого из этих заменителей имеется недостаток: бетон, который производят с их использованием, не так прочен, как произведенный с использованием обычных песка и гравия, и для него требуется арматура.

Дробленый бетон можно приобрести на предприятиях, осуществляющих рециклинг бетона. Если Вы отправите свои отходы бетона на соответствующую площадку для рециклинга, то, скорее всего, сможете получить там дробленый бетон. Если повезет, на предприятии отсортируют материал по крупности и продадут Вам тот размер, который Вам нужен. Нет никаких дополнительных преимуществ от использования дробленого бетона в качестве заполнителя, поскольку он весит столько же, сколько и обычный бетон.

Литейный шлак может рассматриваться как “промышленная лава”, и производится он практически тем же способом. Это просто расплавленный и вновь отвержденный камень, который остается после того, как металл извлекают из руды. Шлак очень пористый и легкий, а также очень непрочный. Обычно шлаком заменяют только часть заполнителя. Тем не менее, можно заменять и весь заполнитель, при условии, что у бетона очень высокоэффективный реактивный компонент. Это означает, что это хорошо суперпластифицированный бетон с водоцементным отношением ниже 30%. Необходимо наличие уплотнителя, и очень хорошо использовать вещество, уменьшающее усадку. Пуццолановый уплотнитель также может быть продуктом, произведенным из отходов, об этом будет сказано ниже.

Поскольку шлак очень пористый, он поглощает значительно больше воды, чем обычный заполнитель. Поглощенная вода не рассматривается как часть воды смешивания при расчете водоцементного отношения, и большинство пользователей шлака предварительно вымачивают его перед загрузкой в смеситель. Пропитанный шлак затем помогает твердению бетона изнутри, поскольку он медленно отдает свою воду.

Бетон, который произведен с заполнителем, примерно на 30% легче обыкновенного бетона, хотя полностью оценить экономию массы можно только после того, как бетон полностью высохнет. Шлак для производителей бетона отсортирован по размеру и продается в насыпном виде тоннами. В Concrete Elegance мы покупает смешанную марку шлака, с размерами частиц от очень малых до 3/8” в диаметре.

Еще один легкий и пористый материал образуется при плавке утилизированного стекла. Он волокнистый и губкообразный, и обладает малой прочностью сжатия. Возможно, различные переработчики утилизированного стекла производят различные виды таких материалов из отходов. Свяжитесь с Вашим местным предприятием по рециклингу и выясните, есть ли возможность использовать получаемые ими продукты утилизации.

2. Дополнительные цементирующие материалы

Бетон является превосходным вместилищем для инертных продуктов из отходов, которые могут добавлять объем, заменяя, в то же время, затратный с точки зрения ресурсов заполнитель. Для того чтобы действительно набрать экологические очки, надо, тем не менее, найти продукт из отходов, способный заменить цемент, сырьевой материал, поглощающий много энергии.

К счастью, большинство дополнительных цементирующих материалов (SCM) также повышает и прочность бетона. Такие пуццолановые уплотнители являются отходами, которые вступают в реакцию, как с цементом, так и с водой, и могут заменять часть цемента:

• Зола уноса, образующаяся при сжигании угля на электростанциях,

• Гранулированный размолотый доменный шлак (ggbs), который представляет собой тот же шлак, что и используемый для легкого заполнителя, но измельченный до размеров частиц, составляющих десятую долю от размера частицы цемента или менее,

• Тонкий кремнезёмный порошок, побочный продукт производства компьютерных чипов,

• Стеклообразный алюмосиликат кальция (VCAS), продукт переработки стекла, у которого имеется дополнительное преимущество белой окраски (все остальные материалы серые или коричневые). Это единственный патентованный продукт, его можно приобрести через сайт www.vitrominerals.com

Для каждого SCM имеется оптимальный уровень замены для наибольшего увеличения прочности бетона, а также получения максимальной степени замены, выше этого уровня прочность бетона уже будет снижаться. Повсеместно принятым стандартом строительной отрасли является считающаяся безопасной замена 20% цемента на SCM без ущерба для свойств бетона. Тем не менее, прочие добавки могут повлиять на то, как будут реагировать SCM, и иногда используют один или два или более SCM в составе одной и той же смеси, при условии, что в целом на их долю приходится не более 20%. В этой области проводятся обширные исследования, и в публикуемых работах, как правило, рассматривается только какой-либо один из аспектов добавления SCM за один раз.

При использовании золы уноса, самого распространенного и дешевого SCM, объем замещения может значительно превышать 20%, особенно, когда золя уноса содержит большое количество кальция (зола уноса типа C). Тем не менее, прочие добавки обычно бывают нужны для повышения реактивности в воде и усиления образования связей. Поскольку состав золы уноса так существенно различается в зависимости от происхождения угля, мы предлагаем интересующимся этой темой читателям поэкспериментировать с различными объемами замены, и испытать свои образцы на прочность сжатия и усадку.

Для золы уноса и тонкого кремнезёмного порошка требуется больше воды (или суперпластификатора), ggbs нейтрален в этом отношении, а VCAS уменьшает потребление воды. И снова надо отметить, что для того, чтобы приспособить параметры смеси к новым ингредиентам, понадобится провести некоторые эксперименты.

3. Что же дальше?

Озабоченность экологическими проблемами заставляет исследователей обращать все большее внимание на не содержащие портландцементы, которые не только более безвредны для окружающей среды, но также и позволяют производить более прочный и износостойкий бетон. Этот класс цементов является частью геополимерной семьи, которая вполне может произвести революцию в строительной отрасли. А тем временем, те из нас, кто работает в области производства бетонных разделочных столов, и не обременен никакими процедурами получения разрешений, находятся в прекрасном положении для того, чтобы принять на вооружение эти новые материалы, и сделать так, чтобы наши заказчики охотнее покупали наши творения.

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка цемента и газобетона можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок цемента в России» и «Рынок газобетона автоклавного и неавтоклавного способов твердения в России».

Алла Линецки, дипломированный инженер и член Concrete Connections

www.newchemistry.ru