3. Вопросы экономической эффективности производства и применения заполнителей

1. Стоимость заполнителя – 30 – 50% от стоимости бетонных и железобетонных конструкций, поэтому применение дешевых местных заполнителей позволяет снизить стоимость конструкций.

2. Важным направлением экономии цемента является применение прочных, фракционированных и мытых заполнителей. Потребность в таком заполнителе (одна из задач технологии заполнителей) на сегодня удовлетворяется не более чем на 30%. И стоит задача полностью перейти на изготовление бетонов из мытых и фракционированных заполнителей.

Например, на основе 2 – 3 фракций крупного и двух мелкого заполнителя получаются бетоны высокого качества (прочности) с хорошей однородностью при минимальном расходе цемента.

3. Для рядовых районов, где отсутствует крупный заполнитель, применяют бетоны на мелком заполнителе (мелкозернистые бетоны), что позволяет в ряде случаев ускорить строительство и снизить стоимость изделий и конструкций на 15-30% за счет невысокой стоимости мелкого заполнителя (песка).

4. Применение пористых заполнителей для легких бетонов, взамен бетонов на плотных заполнителях, способствует уменьшению массы зданий, снижению расхода тепловой энергии при эксплуатации зданий, повышению огне-, морозо-, сейсмостойкости. Особо стоит отметить возможность использования для легких бетонов отходов промышленности и с/х, что имеет важное экологическое значение для окружающей среды.

Заполнители для легких бетонов по методам производства разделяют на естественные природные и искусственные из минерального сырья и отходов промышленного производства.

Основной объем ( > 80%) занимают искусственные заполнители, получаемые путем обжига. Из них 70% приходится на керамзит. Помимо выпускают также: аглопорит, вспученный перлит, вермикулит, шунгизит, шлаковую пемзу и др.

Применение пористых песков в качестве заполнителей легких бетонов для наружных стеновых панелей обеспечивает повышение их теплозащитных свойств на 15 - 20%.

Шунгизит производится из глинистых сланцев.

5. Отходы промышленности (металлургические шлаки, золы, золы ТЭС), отходы углеобогащения и др. могут служить эффективным исходным продуктом для получения пористых заполнителей, что способствует охране окружающей среды, снижению топливных и энергетических затрат на изготовление заполнителя. Ежегодно в промышленности накапливается 5 млрд. тонн промышленных отходов. Под ними занято свыше 4 млн. гектаров земли. Годовой выход металлических шлаков > 50 млн. тонн, золы и шлаков ТЭС – до 30 млн. тонн. В золоотвалах ТЭС хранится до 1,3 млрд. тонн золошлаков.

Зола и шлаковые отходы используются при изготовлении бетонов взамен части цемента и заполнителей в качестве добавки.

В технологии бетона наиболее перспективны золы-унос (сухого отбора). Их применение в тяжелых бетонах экономить 30 – 40 кг на 1 м³ (цемента в бетоне), в мелкозернистом - 50-70 кг, в легком – заменить мелкий заполнитель и частично экономить цемент, в ячеистых – заменить тонкомолотый кремнеземистый компонент (молотый кварцевый песок) и экономить вяжущее вещество.

Разработан ряд нормативных документов по использованию в бетонах золошлаковых отходов: ГОСТ 25592 «Смеси золошлаковые ТЭС для бетонов», ГОСТ 25818 «Зола-унос для бетонов».

Из шлаков и зол ТЭС (как часть сырья) делают аглопоритовый гравий, глинозольный керамзит, безобжиговый зольный гравий и другие заполнители. Аглопоритовый гравий изготавливается из сырьевой смеси, содержащей 85-100% золы. Зола может быть сухой, так и гидроудаленной золой с удельной поверхностью не менее 2000 см²/г.

Глиноземистый керамзит – разновидность керамзита, наиболее распрастроненный искусственный пористый заполнитель для легкого бетона. Изменяя соотношения между глиной и золой можно регулировать свойства заполнителя. Когда количество золы в сырьевой смеси составляет 10 – 30 %, она является добавкой к глине. При увеличении содержания свыше 50 % зола становится основным компонентом. Преимущество производства заключается в экономии топлива на обжиг (до 25 – 30 %), использование дешевого сырья – золу, загрязняющего окружающую среду.

Зольный гравий – аналог керамзита, производится из золы без добавки глины. Пригодны: зола-унос, золошлаковые смеси гидроудаления.

Безобжиговый зольный гравий (БЗГ) получают изготовлением гранул, состоящих из золы-унос или золошлаковых отходов и небольшого количества минерального вяжущего веществ, с последующим им гидротационным твердением. БЗГ содержит 10 – 15 % портландцемента и 85 – 90 % золы-унос.

К заполнителям из расплавов металлических шлаков относится шлаковая пемза, гранулированный шлак, щебень и песок из плотных доменных шлаков. Разработан высококачественный пористый шлаковый гравий для легких бетонов, с более мелкопористой структурой, высокой однородностью поляризации и с более высоким содержанием аморфной фазы (ρ= 200 – 400 кг/м³).

Из отходов углеобогащения изготавливают аглопоритовый щебень и песок.

5. В ряде районов страны имеются запасы природных пористых заполнителей вулканического происхождения: известняки-ракушечники, пористые известняки. Быстрыми темпами развивается выпуск легкого бетона – арболита, производимого из отходов деревообработки, кроме того стеблей рисовой соломы, стеблей хлопчатника.

6. Быстрыми темпами развивается выпуск легкого бетона – арболита, производимого из отходов деревообработки, стеблей рисовой соломы, хлопчатника и др.

7. Большое значение имеет вторичная переработка затвердевшего бетона. Эта проблема возникает при повторном использовании бракованных конструкций, при сносе панельных домов. В результате переработки получается бетонный щебень, который используют для производства бетонов прочностью до 30 МПа.