Строительные отходы с позиции теории устойчивости дисперсных систем

Введение. Ежегодно растущие масштабы строительства зданий и сооружений в крупных городах приводят  к образованию и накоплению значительного количества широкого номенклатурного ряда строительных отходов различного агрегатного состояния. При этом каждый вид отходов характеризуется определенным набором параметров свойств, определяющим в дальнейшем возможность его вторичного использования, что ставит перед обществом актуальные задачи не только в сфере снижения загрязнения окружающей среды, но и размещения,  а в лучшем случае, переработки отходов.

Для решения обозначенных задач крайне важными данными об отходах должны служить характеристики их свойств, определяющие поведение строительных отходов в окружающей среде.

Исследования отечественных и зарубежных ученых в сфере решения проблем утилизации строительных отходов практически не рассматривают особенности их поведения в окружающей среде, а также недостаточно раскрывают взаимосвязь характерных особенностей компонентов отходов с характеристиками окружающей среды и не в полной мере учитывают граничные условия, относящиеся к этой взаимосвязи.

Именно поэтому авторами статьи предлагаются результаты исследований, посвященных классификации характерных особенностей строительных отходов по группам параметров их свойств с позиции теории устойчивости дисперсных систем. При этом параметры свойств строительных отходов рассматриваются для дисперсной фазы и дисперсионной среды, а в качестве основного классификационного признака выбрана физическая сущность процессов и явлений, наблюдаемых в строительных отходах.

Таким образом, целью исследования является анализ и систематизация свойств строительных отходов, базирующиеся на теории устойчивости дисперсных систем, с точки зрения расширения сферы их повторного применения в различных отраслях хозяйственной деятельности. 

Материалы и методы. Объектом исследования выбраны строительные отходы, образующиеся в результате осуществления технологических процессов на предприятиях строительной индустрии. Строительные отходы и их свойства показаны с точки зрения теории устойчивости дисперсных систем. Распределение параметров свойств строительных отходов проведено на основе физических процессов и явлений, которые характерны для того или иного вида отхода. Свойства строительных отходов и параметры, описывающие их, представлены в комплексе для дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Результаты исследования. В результате проведенных исследований систематизированы обобщенные параметры свойств строительных отходов на основе применения теории устойчивости дисперсных систем с точки зрения расширения области их повторного применения в хозяйственной деятельности и, тем самым, снижения загрязнения окружающей среды.

Обсуждение и заключение. Предложенная систематизация характеристик строительных отходов позволит: – изменять их поведение в окружающей среде с целью снижения загрязнения среды и выделения компонентов отходов из нее для их дальнейшего применения в хозяйственной деятельности с предшествующей этому подготовкой по необходимым результирующим параметрам свойств;  

– снижать устойчивость отходов, т. е. способность отхода сопротивляться внешним воздействиям, и за счет этого также обеспечивать уменьшение загрязнения окружающей среды на заключительном этапе их жизненного цикла.

1. Беспалов В.И., Парамонова О.Н. Классификационно-методические основы борьбы с загрязнением окружающей среды твердыми отходами потребления. В: Материалы международной научно-практической конференции «Научные исследования и их практическое применение. Современное состояние и пути развития 2012». Одесса: Куприенко; 2012.

2. Лапина О.А., Лапина А.П. Экологическая оценка строительных материалов. Вестник евразийской науки. 2013;5(18):132. URL: https://naukovedenie.ru/index.php?p=issue-5-13 (дата обращения 04.02.2024).

3. Гориславко Д.М., Ворона-Сливинская Л.Г. Классификация строительных отходов и расчет их количества. В: Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные методы организации строительного производства». Санкт-Петербург: СпБГТУ; 2021. С. 205–209. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=47176056&pff=1 (дата обращения 04.02.2024).

4. Козлова Е.В., Заворзаев А.А., Трофимов Д.В., Ступин А.А. Отходы строительства и вторичное использование ресурсов строительства. Вестник Коломенского института (филиала) Московского политехнического университета.2020;13:157–162. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44733044 (дата обращения 04.02.2024).

5. Лунев Г.Г., Прохоцкий Ю.М. Вторичные строительные ресурсы: эколого-экономический подход к классификации. Компетентность. 2019;7:18–23. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vtorichnye-stroitelnyeresursy-ekologo-ekonomicheskiy-podhod-k-klassifikatsii (дата обращения 04.02.2024).

6. Davis P., Aziz F., Tanvi Newaz M., Sher W., Simon L. The Classification of Construction Waste Material Using a Deep Convolutional Neural Network. Automation in Construction. 2021;122:103481. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2020.103481

7. Парамонова О.Н. Рассмотрение твердых отходов потребления как дисперсной системы. Инженерный вестник Дона. 2013;3(26):148. URL: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2013/1933 (дата обращения 04.02.2024).

8. Paramonova O., Bespalov V, Gurova O., Alekseenko L., Tsarevskaya I. Dynamics of Changes in the Properties of Municipal Solid Waste in the Environment. In: International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2018: Volume 2. Cham: Springer International Publishing; 2019. P. 960–970. https://doi.org/10.1007/978-3-030-19868-8_95

9. Штенске К.С., Парамонова О.Н. Исследование параметров свойств асбеста в кусковой форме как отхода, образующегося в литейном производстве. Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2021;1(35):42–46. https://elibrary.ru/item.asp?id=44905759 (дата обращения 04.02.2024).

10. Ахмед А.А.А., Аль-Бу-Али У.С.Д. Утилизация строительных отходов. Наука и инновации в строительстве. 2018;347–352.

11. Барахтенко В.В., Бурдонов А.Е., Зелинская Е.В., Толмачева Е.Н., Головнина А.В., Самороков В.Э. Исследование свойств современных строительных материалов на основе промышленных отходов. Фундаментальные исследования. 2013;10(12):2599–2603. https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32837 (дата обращения 04.02.2024).

12. Гончарова М.А., Борков П.В., Аль-Суррайви Х.Г.Х. Рециклинг крупнотоннажных бетонных и железобетонных отходов при реализации контрактов полного жизненного цикла. Строительные материалы. 2019;12:52–57. https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-777-12-52-57

13. Ермолаева Ю.В. Жизненный цикл отходов и метаболизм городской среды. В: Материалы V Всероссийского социологического конгресса «Социология и общество: социальное неравенство и социальная справедливость». М.: Российское общество социологов; 2016. С. 8981–9001. https://elibrary.ru/item.asp?id=27229805&pff=1 (дата обращения 04.02.2024).

14. Huang B., Gao X., Xu X., Song J., Geng Y., Sarkis J. et al. A Life Cycle Thinking Framework to Mitigate the Environmental Impact of Building Materials. One Earth. 2020;3(5):564–573. https://doi.org/10.1016/j.oneear.2020.10.010

15. Jalaei F., Zoghi M., Khoshand A. Life Cycle Environmental Impact Assessment to Manage and Optimize Construction Waste Using Building Information Modeling (BIM). International Journal of Construction Management. 2021;21(8):784–801. https://doi.org/10.1080/15623599.2019.1583850

16. Khandelwal H., Dhar H., Thalla A.K, Kumar S. Application of Life Cycle Assessment in Municipal Solid Waste Management: A Worldwide Critical Review/ Journal of Cleaner Production. 2019;209:630–654. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.10.233

17. Ruiz L.A.L., Ramón X.R., Domingo S.G. The Circular Economy in the Construction and Demolition Waste Sector — A Review and an Integrative Model Approach. Journal of Cleaner Production. 2020;248:119238. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119238

18. Jin R., Yuan H., Chen Q. Science Mapping Approach to Assisting the Review of Construction and Demolition Waste Management Research Published Between 2009 and 2018. Resources, Conservation and Recycling. 2019;140:175–188. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2018.09.029

19. Osmani M., Villoria-Sáez P. Current and Emerging Construction Waste Management Status, Trends and Approaches. In book: Waste: A Handbook for Management. Cambridge, Massachusetts, USA: Academic Press; 2019. P. 366–379. https://repository.lboro.ac.uk/articles/chapter/Current_and_emerging_construction_waste_management_trends_and_approaches/9460307 (дата обращения 04.02.2024).

20. Hao J., Yuan H., Liu J., Chin C.S., Lu W. A Model for Assessing the Economic Performance of Construction Waste Reduction Journal of Cleaner Production. 2019;232:427–440. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.05.348

21. Kabirifar K., Mojtahedi M., Wang C., Tam V.W.Y. Construction and Demolition Waste Management Contributing Factors Coupled with Reduce, Reuse, and Recycle Strategies for Effective Waste Management: A Review. Journal of Cleaner Production. 2020;263:121265. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121265

22. Левицкая К.М., Зубарев А.С. К вопросу эффективного управления строительными материалами и ресурсами. В: Сборнике трудов международной научно-технической конференции молодых ученых. Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова; 2020. С. 1451–1454. https://elibrary.ru/item.asp?id=44101755 (дата обращения 04.02.2024).

23. Мойсейчик Е.А., Ботян Е.А. Происхождение и классификация отходов демонтажа и строительства. Экология и строительство. 2020;2:17–26. https://doi.org/10.35688/2413-8452-2020-02-003

24. Романова А. А., Середина А. Л. Рециклинг как инновационный метод обращения со строительными отходами. В: Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Новая Экономика: Институты, Инструменты, Тренды». Н.В. Спасская, Е.В. Такмакова Е.В. (ред.). Орел: ОГУ им. И.С. Тургенева; 2022. С. 162–165.