Техногенные отходы и применение техногенного сырья в строительстве

Введение
Отходы – любое вещество или предмет, которое пользователь утилизирует самостоятельно либо которое он должен утилизировать в соответствии с требованиями действующего национального законодательства.
Ежегодно в стране формируется 5 млрд. тонн мусора, большая доля которого — техногенные отходы, образующиеся при промышленном производстве. Проблема их переработки — приоритетная экологическая и экономическая задача, так как появление ненужных отработанных материалов свидетельствует о неразумном использовании натуральных ресурсов.
Актуальность темы реферата заключается в том, что современное общество, которое характеризуется как общество потребления, является мощным источником образования отходов производства и потребления. Широкое применение промышленные отбросы нашли в качестве сырья для производства строительных материалов, в том числе бетона.
Бетон — искусственный каменный строительный материал, получаемый в результате формования и затвердевания рационально подобранной и уплотнённой смеси, состоящей из вяжущего вещества (например, цемент), крупных и мелких заполнителей, воды.
Цель работы – более полное изучение техногенных отходов, марок и классов бетона.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть немного истории об отходах, что такое техногенные отходы, проблему техногенного мусора, его виды, применение техногенного сырья в строительстве, что такое бетон, его классы, марки, а также ячеистые бетоны с использованием техногенных отходов и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из шести источников литературы.
1. Техногенные отходы
1.1 Немного истории
На ранних этапах развития человеческого общества антропогенное воздействие на природу было незначительным. Начиная с древнейших цивилизаций, обращение с отходами в сельских местностях было сравнительно простым. Значительная часть отходов шла на корм скоту, который был способен «переработать в мясо» многие материалы растительного и животного происхождения. Часть отходов обезвреживалась с помощью почвенных методов (так, например, в Ветхом Завете имеются указания о необходимости закапывать нечистоты в землю).
История проблемы обращения с отходами связана в основном с историей развития крупнейших городов.
Только в XIV веке в европейских городах начали внедрять элементы санитарной очистки. В XIV веке в Лондоне и в Берлине была организована вывозка нечистот за пределы городов.
С появлением промышленного производства металлов, гончарных и стекольных изделий, текстильных материалов и др. резко возросло количество образующихся промышленных отходов.
Несколько ранее, чем сжигание, начали распространяться элементы раздельного сбора и переработки отходов. Так, известно, что мусорная свалка столицы Шотландии г. Эдинбурга оставалась неизменных размеров на протяжении XVIII–XIX веков, так как все, что выбрасывалось, подвергалось сортировке и продавалось.
В ХХ в. на смену неорганизованным неконтролируемым свалкам пришли усовершенствованные контролируемые свалки – полигоны, основанные на принципе, известном со времен древнейших цивилизаций, послойной земляной засыпки отходов.
В СССР первые усовершенствованные свалки появились в начале 60-х гг. XX в. (Ростов-на-Дону), однако они не обеспечивали необходимую степень защиты окружающей среды от загрязнения.
В последнее десятилетие в развитых странах четко прослеживается тенденция к переходу на новый уровень обращения с отходами.
1.2 Что такое техногенные отходы
Согласно ГОСТ 25916-83 техногенные отходы – это остатки материалов и сырья, которые образовались в ходе производства и утратили начальные свойства. Главные отходообразующие отрасли экономики:
угольная промышленность (55%);
черная и цветная металлургия (25%);
добыча прочих полезных ископаемых (15%);
химическая и лесная промышленность, сельское хозяйство, строительство и энергетика (в сумме около 5%).
Согласно данным Росприроднадзора вторично используется или обезвреживается только 20-60% образующихся отработанных материалов, остальная часть отправляется на хранение.
1.3 Проблема техногенного мусора, его виды
Проблема заключается в том, что основная масса техногенных отходов и не перерабатывается, и не может быть переработана на тех предприятиях, где образуется. По имеющимся данным, только на территории РФ их накоплено более 80 млрд. т. Между тем они могут быть переработаны и утилизированы с пользой для народного хозяйства. Вблизи некоторых крупных предприятий за много лет скопились горы (или свалки) техногенных отходов, которые ранее не утилизировались. Эти скопления получили название; техногенных, месторождений. Составы отдельных скоплений техногенных отходов существенно различны, различны и технологии их утилизации. Обычно их подразделяют в зависимости от источника образования.
Все отходы можно разделить на две большие группы: минераль­ные и органические. Преобладающее значение имеют минеральные отходы: их больше, они лучше изучены и имеют наибольшее значе­ние для производства строительных материалов.
В зависимости от преобладающих химических соединений отходы делят на силикатные, карбонатные, известковые, гипсо­вые, железистые, цинксодержащие, щелочесодержащие и т

. д. В пределах каждой группы возможна более подробная классифика­ция. Например, силикатные отходы в зависимости от процентно­го содержания кислотных и щелочных оксидов можно разделить на ультраосновные, основные, средние, кислые, ультракислые. Чем выше основность, тем выше гидравлическая активность отходов.
1.4 Применение техногенного сырья в строительстве
Широкое применение промышленные отбросы нашли в качестве сырья для производства строительных материалов. Использование техногенного мусора позволяет удовлетворить до 30-50% потребностей строительства в исходных материалах, себестоимость готовой продукции снижается на 15-20% в сравнении с потреблением натурального продукта.
Характеристики отработанного сырья близки к физическим свойствам природных материалов. Кроме того, доступные методы переработки мусора позволяют получить новые продукты с уникальными эксплуатационными качествами.
Золошлаковые отходы незаменимый компонент формовочных смесей для получения высококачественных строительных материалов. Их используют для производства ячеистого бетона, силикатного кирпича, пенозолсиликата, аглопорита, асфальтового основания дорожных одежд и т. д. ЗШО считаются прекрасным цементосберегающим материалом.
Металлургические шлаки¾ высококачественное сырье для производства шлакопортландцементов, шлаковаты, гипсошлаковых блоков, щебня и др. Годовой объем выхода шлаков металлургических заводов исчисляется многими десятками миллионов тонн. В нашей стране очень высок объем утилизации доменных шлаков, 80% выхода которых идет для изготовления шлакопортландцемента и пористых заполнителей.
Наиболее известным из этих экологически чистых дешевых строительных материалов является арболит. Это легкий крупнопористый бетон, состоящий из древесной дробилки (в основном отходы от лиственных пород) и портландцемента марки 400. Широко применяется в качестве стеновых блоков при строительстве малоэтажных зданий. При устройстве ограждающих конструкций и перегородок используют королит теплоизоляционный материал, состоящий из коры, цемента (или строительного гипса) и добавок.
В промышленности строительных материалов широкое применение находит ценнейшее экологически чистое сырье, вырабатываемое из отходов целлюлозно-бумажного производства лигносульфонаты, обладающие обеспыливающими, пластифицирующими, пенообразующими и другими ценными свойствами.
Отходы химического комплекса. Несмотря на огромные объемы и разнообразие видов вторичного минерального сырья, эти отходы в строительной индустрии используются недостаточно. Находят некоторое применение электротермофосфорные шлаки (шлакопортландцемент, силикатный кирпич), отходы содового производства (автоклавное производство материалов, газогипс), кубовые остатки перегонных производств и битумы (ячеистые бетоны с добавками нефтебитума и др.).
2. Марки и классы бетона
2.1 Бетон
С точки зрения строительного материала, бетон – искусственный упругопластический материал, в котором каменные заполнители, соединённые минеральным вяжущим, способны сопротивляться нагрузкам как монолитное тело.
Бетон состоит одновременно из трех материальных фаз: твердой, жидкой и газообразной. Твердую фазу или жесткий скелет структуры формируют зерна крупного и мелкого заполнителя, непрогидратировавшие зерна цемента, объединенные кристаллическим сростками, являющимися продуктами гидратации цемента. Жесткий скелет заполнен коллоидальным раствором продуктов гидратации цемента (жидкая фаза), а также воздухом (газообразная фаза), содержащимся в структурных порах.
Исследования показали, что теория прочности, справедливая для других материалов, не может быть применима к бетону. Теория сопротивления бетона до сегодняшнего дня продолжает развиваться на основе эмпирических подходов (на основе экспериментальных исследований).
Для бетонных и железобетонных конструкций предусматриваются конструкционные бетоны: тяжелый средней плотности от 2200 до 2500 кг/м3, мелкозернистый средней плотности от 1800 до 2200 кг/м3, легкий, ячеистый, напрягающий.
Вид бетона и его нормируемые показатели качества устанавливаются в соответствии с требованиями, предъявляемыми к конкретным конструкциям по ГОСТ 25192-2012. Бетоны. Классификация и общие технические требования и ГОСТ 4.212-80. Строительство. Бетоны. Номенклатура показателей, которые контролируются на производстве.
Основными нормируемыми и контролируемыми показателями качества бетона являются:
класс бетона по прочности на сжатие В соответствует значению кубиковой прочности бетона на сжатие (МПа), с обеспеченностью 0,95 (нормативная кубиковая прочность);
класс бетона по прочности на осевое растяжение Bt соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение (МПа), с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона);
марка бетона по морозостойкости F соответствует минимальному числу циклов переменного замораживания и оттаивания выдерживаемых образцов при стандартном испытании;
марка бетона по водонепроницаемости W соответствует максимальному значению давления воды МПа∙10-1, выдерживаемому бетонным образцом при испытании;
марка бетона по средней плотности D соответствует среднему значению объемной массы бетона (кг/м3);
марка напрягающего бетона по самонапряжению Sp соответствует значению предельного напряжения в бетоне (МПа), создаваемого в результате его расширения при коэффициенте продольного армирования (m = 0,01).
2.2 Марки бетона
При проектировании монолитных бетонных и железобетонных конструкций назначают требуемые характеристики бетона: класс (марку) прочности, марки морозостойкости и водонепроницаемости.
За проектную марку бетона по прочности на сжатие принимают сопротивление осевому сжатию (кгс/см2) эталонных образцовкубов.
За проектную марку бетона по прочности на осевое растяжение принимают сопротивление осевому растяжению (кгс/см2) контрольных образцов