Διερεύνηση παραμέτρων αξιοποίησης παραπροϊόντων εγκαταστάσεων παραγωγής έτοιμου σκυροδέματος

Abstract

The thesis focused on the examination of the recycling and utilization potential of by-products from ready mixed concrete (RMC) plants. The by-products examined were i) wash water from washing out concrete mixing trucks and ii) the suspended sludge formatted in the bottom of the water’s settling tank. The water recycling necessity is highlighted by the fact that while approximately 1700 L of water are needed to produce one batch of concrete, another 1500 L are consumed for the washing of the concrete mixing truck drums. This leads to the conclusion that proper recycling of water would cut the plant’s water cost in half. Additionally, the wash water (or sludge water) has high total solids content, while it also demonstrates alkali characteristics (pH of over 12) being considered as waste hazardous for disposal. Therefore, recycling wash water has ecological and economical benefits for RMC plants globally. In the case of Greek RMC plants, the standard specification concerning concrete mixing water (ELOT 345), forbids the use of such water in concrete production resulting to a complex recycling system by the ready mixed concrete plants which includes sedimentation, neutralization and dilution prior to its use. In most cases though, the plants don’t use a water recycling system -especially in medium or small plants- and the wash water is disposed causing environmental problems. This triggered the necessity of an original investigation of the water characteristics effect on the produced concrete properties in order to study the Greek case and also demonstrate the flaws on the applied regulations. The studied water properties were the total solids content and the pH value, while, since ready mixed concrete plants normally use HCl for neutralization, the effect of chlorides was also examined. It was concluded that concrete mixing truck wash water can be safely used for the production of new concrete. If it is used as sludge water - containing its solids without the stage of sedimentation- it can lead to improved strength with no other significant changes in its properties. Additionally, the neutralization process is unnecessary and can cause problems to the final application if the neutralized water is used without dilution

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής υπήρξε η διερεύνηση της δυνατότητας πλήρους ανακύκλωσης και επαναχρησιμοποίησης των παραπροϊόντων που προκύπτουν από τις ελληνικές μονάδες παραγωγής έτοιμου σκυροδέματος. Τα παραπροϊόντα στα οποία εστιάστηκε η έρευνα ήταν το νερό έκπλυσης των οχημάτων μεταφοράς νωπού σκυροδέματος και η λάσπη (λούμη) που βρίσκεται αιωρούμενη σε αυτό και συνήθως συσσωρεύεται στον πυθμένα των δεξαμενών καθίζησης του νερού, όταν το νερό συλλέγεται για επαναχρησιμοποίηση. Το νερό έκπλυσης έχει τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά να έχει υψηλή περιεκτικότητα σε στερεά και ιδιαίτερα υψηλό pH, με αποτέλεσμα να καθίσταται επικίνδυνο για απόρριψη στο περιβάλλον. Στην Ελλάδα, το πρότυπο που ακολουθούν οι Μονάδες Έτοιμου Σκυροδέματος (ΜΕΣ) για το νερό ανάμιξης σκυροδέματος, απαγορεύει τη χρήση του συγκεκριμένου νερού στην παραγωγή νέου σκυροδέματος λόγω των χαρακτηριστικών του και συνήθως οι ΜΕΣ εξουδετερώνουν το νερό έκπλυσης, αφού πρώτα απομακρύνουν την αιωρούμενη λούμη σε δεξαμενές καθίζησης, και το χρησιμοποιούν ιδιαίτερα αραιωμένο με νερό δικτύου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, μικρών κυρίως μονάδων, δεν πραγματοποιείται κανενός είδους ανακύκλωση και το νερό απορρίπτεται με κίνδυνο προσβολής του υδροφόρου ορίζοντα. Προέκυψε έτσι η ανάγκη διερεύνησης για πρώτη φορά της επίδρασης των χαρακτηριστικών του νερού έκπλυσης στις ιδιότητες του παραγόμενου σκυροδέματος. Τα χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν ήταν η περιεκτικότητα σε στερεά (λούμη) και το pH, ενώ, καθώς η εξουδετέρωση που πραγματοποιείται στις ΜΕΣ γίνεται κατά κύριο λόγο με HCl, ελέγχθηκε και η επίδραση της συγκέντρωσης των χλωριόντων. Συμπεραίνεται πως το νερό έκπλυσης οχημάτων μεταφοράς έτοιμου σκυροδέματος είναι ασφαλές για χρήση σε παραγωγή νέου σκυροδέματος, ενώ, αν χρησιμοποιηθεί με όλα του τα στερεά, μπορεί να οδηγήσει σε βελτιωμένες αντοχές. Επίσης, η διαδικασία της εξουδετέρωσης κρίνεται μη απαραίτητη για την ανακύκλωση του νερού ενώ μπορεί να επιφέρει κινδύνους στην τελική εφαρμογή αν δεν συνδυάζεται με αραίωση. Τέλος προτείνονται ρεαλιστικές λύσεις για την ανακύκλωση του νερού στις ΜΕΣ.