Материал: Производство модифицированного арболита

Производство модифицированного арболита

Содержание

Введение

. Аналитический обзор

.1 Состояние и перспективы развития производства и применения арболита в строительстве

.2 Анализ образования и переработки твердых промышленных и бытовых отходов в Красноярском крае

.3 Анализ возможности использования твердых промышленных и бытовых отходов в производстве арболита

. Программа и методика исследований

.1 Теоретические взгляды на технологию производства и структурообразование арболита

.2 Программа и методика проведения эксперимента

.3 Анализ процесса рециклинга твердых промышленных и бытовых отходов в производстве арболитовых изделий

.4 Выбор основных характеристик моделей

. Результаты экспериментальных исследований

.1 Лабораторные установки для проведения исследований

.2 Сырье и материалы

.3 Последовательность проведения экспериментов

.4 Методики определения физико - механических показателей арболитовых блоков

.5 Результаты экспериментальных исследований

. Экология города Лесосибирска

.1 Состав и характеристики состава загрязняющих веществ в городе Лесосибирск

.2 Оценка и анализ системы загрязняющих веществ в Унифицированной программе расчета загрязнения атмосферы "Эколог", вариант "Стандарт"

. Экономическая часть

Заключение

Библиографический список

Введение

Социально-экономическое развитие, стимулируемое ростом численности населения планеты, сопровождается обострением негативных проблем, лежащих в сфере экологии и безопасности жизнедеятельности. Наибольшую остроту приобретают загрязнения и захоронения твердых промышленных и бытовых отходов.

Необходимость выполнения требований санитарных норм и норм пожарной безопасности обусловило появление компаний по рециклингу твердых промышленных и бытовых отходов. Однако данный тип отходов можно использовать в производстве строительных материалов, путем введения их в структуру в качестве вторичного сырья.

Вместе с тем рециклинг твердых промышленных и бытовых отходов в широких промышленных масштабах остается не реализованным, что связано, в том числе, с недостаточной эффективностью известных технических решений.

В настоящей работе научно обосновывается возможность использования твердых промышленных и бытовых отходов в производстве арболитовых изделий. В результате решения данной проблемы возникает ряд задач:

.        Проанализировать применение арболитовых изделий в строительстве.

.        Проанализировать образование и переработку твердых промышленных и бытовых отходов.

.        Спланировать и реализовать однофакторные эксперименты по определению зависимостей физико-механических свойств арболитовых изделий от процентного соотношения фракционного состава стекла, полиэтилентерефталата, коры и вермикулита.

1. Аналитический обзор

.1 Состояние и перспективы развития производства и применения арболита в строительстве

Арболит - легкий бетон, получаемый на минеральном вяжущем и органическом целлюлозном заполнителе растительного происхождения, химических добавок и воде. Поэтому арболиту присущи прочность, огнестойкость, биостойкость бетона и небольшая плотность, теплопроводность, легкость обработки режущим инструментом и гвоздимость древесины.

Арболит (ГОСТ-19222-84) имеет марки 5,10,15,25,35,50 и в зависимости от средней плотности в высушенном до постоянной массы состоянии подразделяются на:

         Теплоизоляционный со средней плотностью до 500 кг./м3;

         Конструкционный со средней плотностью от 500 до 800 кг./м3.

Благодаря положительным свойствам арболитовые изделия нашли широкое применение в строительстве. Это стеновые панели и блоки, плиты покрытия для совмещенных кровель плиты перекрытия, усиленные железобетонными брусками или несущей основой, перегородочные плиты для первых этажей культурно-бытовых зданий и магазинов, тепло- и звукоизоляционные плиты, объемно-пространственные конструкции, монолиты и т.п. Имелся опыт производства и применения в жилищном строительстве плит сборной стяжки под линолеум и паркет.

Арболит зарекомендовал себя отличным стеновым материалом. Благодаря крупнопористой структуре этот легкий бетон обладает ценными, особенно для сельскохозяйственного строительства, качествами: высокой теплоизолязией и способностью поддерживать осушающий режим в помещениях, не конденсируя влаги на поверхности и не повышая влагосодержания в стенах.

Арболит нашел широкое применение в сельском жилищном строительстве. Эффективность применения арболита в качестве стенового материала обусловлена его малой средней плотностью, хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами.

В настоящее время наибольшее распространение получило строительство крупноблочных домов из арболита 115 серии, наименьшее - крупнопанельных домов с панелями размером на комнату.

Наиболее перспективные проекты жилых домов 115 серии из крупных арболитовых блоков следующие

         ТП 183-115-119/1.2 «Одноэтажный одноквартирный трехкомнатный дом»;

         ТП 183-115-54 «Одноэтажный двухквартирный трехкомнатный дом»;

         ТП 141-115-5/75 «Двухэтажный двухквартирный блокированный в двух уровнях, четырехкомнатный дом».

Основные стеновые блоки имеют следующие размеры 290×180 мм, 290×580 мм, толщина наружных стеновых блоков принимается 240 и 280 мм. Толщина внутренних блоков 200 мм. Стеновые блоки изготавливают из арболита М25, он с двух сторон офактуривается цементным раствором. Марка по прочности на сжатие наружного слоя 100. Марка раствора внутреннего отделочного слоя 50. Толщина фактурного слоя 10 мм.

Панели из арболита для жилищного строительства имеют максимальный размер 400×250×300 мм (ПН 48-1-30), толщина наружных панелей для температуры наружного воздуха до -40°С составляет 300 мм.

Особенность арболита по сравнению с такими аналогичными материалами, как фибролит, деревобетон, ксилолит и др., состоит в том, что для его получения пригодна более широкая номенклатура органических целлюлозных заполнителей различной природы (древесная дробленка, костра льна и конопли, сечка тростника, стеблей хлопчатника, рисовой соломы и др.), т.е. отходы производства, запасы которых в нашей стране практически не ограничены.

В сельскохозяйственном строительстве изделия из арболита широко применяются в виде стеновых панелей и блоков. Haкоплен определенный опыт применения арболита при строительстве промышленных сооружений, жилых и культурно-бытовых зданий. На основе арболита можно также получать плиты покрытия и перекрытия, плиты основания под линолеум и паркет, теплоизоляционные изделия, пространственные конструкции и др.

За рубежом использование отходов деревообработки для получения строительных материалов, подобных арболиту, на минеральном вяжущем и органическом целлюлозном заполнителе получило широкое распространение. Эти материалы, вырабатываемые по различным технологиям, имеют фирменные названия: "дюризол" в Швейцарии, "вундстроун" в США, "чентери-боад" в Японии, "дюрипанель" в Германии, "велокс" в Австрии. Изделия хорошо зарекомендовали себя и широко применяются при возведении одноэтажных и высотных зданий различного назначения . Отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о том, что по строительным, экономическим и эксплуатационным свойствам арболит является эффективным строительным материалом. Поэтому арболиту в нашей стране уделяется большое внимание.

Производство и применение арболита позволяет снизить материалоемкость, энергоемкость, массу здания и удельные капитальные затраты на изготовление 1 м2 стенового материала по сравнению с бетоном на пористых заполнителях. Одновременно решается и другая важная народнохозяйственная задача - защита окружающей среды от загрязнения отходами промышленного и сельскохозяйственного производства.

При современных темпах развития капитального строительства наблюдается интенсивный рост потребления местных материалов и продуктов их переработки. В то же время рост перерабатывающей промышленности опережает рост объема лесозаготовок, что истощает запасы леса в традиционных районах лесозаготовок, а освоение лесов в северных и восточных районах страны требует больших дополнительных капитальных вложений на строительство дорог.

Неполное использование отходов лесоматериалов - большая экономическая потеря для народного хозяйства. Известно, что коэффициент выхода продукции при переработке древесины крайне низок. Так, для получения 1 м3 погонажных изделий расходуется 2,8-3,3 м3, для выработки 1 м3 фанеры - 4 м3, на изготовление мебельных изделий, соответствующих в пересчете 1 м3 древесины, более 5 м3, а на изготовление несущих клееных деревянных конструкций (КДК), содержащих 1 м3 древесины, расходуется 2,6-2,8 м3 бревен 2-го и 3-го сорта. Необходимо изыскивать пути рационального и эффективного использования древесных отходов, в том числе и для создания строительных материалов, тем более что из 1 м3 отходов древесины (в плотных м3) можно получить более 2 м3 строительных материалов, например фибролита, арболита, древесностружечных плит и др.

Известно, что коэффициент выхода продукции при переработке древесины крайне низок. Так, для получения 1 м3 погонажных изделий расходуется 2,8-3,3 м3, для выработки 1 м3 фанеры - 4 м3, на изготовление мебельных изделий, соответствующих в пересчете 1 м3 древесины, более 5 м3, а на изготовление несущих клееных деревянных конструкций (КДК), содержащих 1 м3 древесины, расходуется 2,6-2,8 м3 бревен 2-го и 3-го сорта. Необходимо изыскивать пути рационального и эффективного использования древесных отходов, в том числе и для создания строительных материалов, тем более что из 1 м3 отходов древесины (в плотных м3) можно получить более 2 м3 строительных материалов, например фибролита, арболита, древесностружечных плит и др.

Один из наиболее эффективных и рентабельных способов использования древесных отходов - выпуск арболита, так как технология его относительно несложна, а производство не требует больших капитальных вложений. Эффективность применения арболита и практически неограниченные сырьевые возможности дают право рассматривать развитие производства арболита не как временную меру для ликвидации дефицита в стеновых материалах, а как одно из 4 важных направлений в освоении местных строительных материалов. Применение арболита обеспечивает снижение расхода цемента. На изготовление 1 м2 стены из арболита (приведенной толщины по теплозащите) требуется цемента на 30-35 кг меньше, чем при использовании керамзитобетона (хотя расход вяжущего на 1 м3 конструкций у арболита несколько больше), что обусловлено значительным уменьшением толщины стены из этого материала из-за его более высоких теплофизических свойств.

Применение арболита для ограждающих конструкций позволяет также сократить энергозатраты. Арболитовая стена благодаря крупнопористой структуре материала обеспечивает высокое термическое сопротивление конструкции, а это дает возможность тратить меньше энергии на отопление. Последнее обстоятельство имеет особое значение для животноводческих помещений, где для поддержания нормальных условий требуются большие эксплуатационные затраты на вентиляцию.

Эффективность применения конструкций и изделий из арболита определяется возможностью существенного снижения массы зданий и сооружений и повышения их теплозащиты, уменьшения перевозок за счет использования местных материалов, снижения стоимости строительства. 1 м3 древесных отходов, использованных при производстве арболита, заменяет в строительстве 1,5 м3 пиловочника. При приведенной толщине стены по условиям теплопередачи масса ее 1 м2 из арболита в 7-8 раз меньше, чем из кирпича, и в 2-3 раза меньше, чем из керамзитобетона.

Эффективность применения арболита обусловлена также уменьшением удельных капитальных вложений на создание производственной базы, которые в 2 раза меньше, чем при организации выпуска панелей из бетона на пористых заполнителях. Изделия из арболита небольшой средней плотности (400-800 кг/м3) обладают ценными строительными свойствами: они хорошо пилятся, гвоздятся, держат штукатурку и шурупы, обрабатываются режущим инструментом, трудно сгораемы и биостойки. Большое народнохозяйственное значение имеет развитие производства арболитовых конструкций в нефтедобывающих районах Западной и Восточной Сибири, а также в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока, где осваиваются богатые природные ресурсы, а жилищное и промышленное строительство сдерживается из-за недостатка природных и искусственных минеральных пористых заполнителей для изготовления бетона. При строительстве малоэтажных зданий конструкции и изделия из арболита эффективно заменяют кирпич, керамзитобетон, ячеистые бетоны и древесину, а по ряду эксплуатационных свойств превосходят их. Интересно сопоставить стены из разных материалов, имеющие эквивалентную толщину, обеспечивающую одинаковую теплозащиту.

1.2 Анализ образования и переработки твердых промышленных и бытовых отходов в Красноярском крае

Красноярский край, занимаемый центральное положение в азиатской части Российской Федерации и протянувшийся от берегов Северного Ледовитого океана до Саянских гор на 3 тысячи километров, в силу наличия богатых природных ресурсов (недра, воды, лес) играет одну из ключевых ролей в российской экономике.

Среди субъектов РФ, входящих в состав Сибирского федерального округа, Красноярский край имеет неблагоприятную экологическую среду, обусловленную, прежде всего, своими природными особенностями.         Край занимает первое место по количеству выброшенных вредных веществ в атмосферу (45%), объему забранной воды из водных объектов (30%) и объему сброса сточных вод (32%). На территории края имеются и «экологически опасные точки», прежде всего на территории Норильского промышленного района.

Таблица 1.1 - Основные экологические показатели, антропогенного воздействия на окружающую среду Красноярского края

% населения края проживает в городах с очень высоким уровнем загрязнения воздуха. Города Норильск, Минусинск, Лесосибирск и Красноярск входят в список городов России с наиболее загрязненным атмосферным воздухом.

В крае значительное развитие получили такие обрабатывающие производства как металлургическое, химическое, обработка древесины. На территории края производится и распределяется электроэнергия, добываются полезные ископаемые, осуществляется производство нефтепродуктов и пр.

К предприятиям, оказывающим наиболее существенное воздействие на водные объекты, относятся:

         Заполярный филиал ОАО ГМК «Норильский никель» (его деятельность оказывает негативное влияние на все элементы окружающей среды);

         Структурные подразделения ОАО «Енисейская ТГК -13»;

         Предприятия, входящие в состав ОАО Объединенной компании «РУСАЛ»;

         Оптовые генерирующие компании (ОГК-4 и ОГК-6);