Пути экономии строительных материалов

Министерство образования Украины

Киевский государственный университет строительства и архитектуры

кафедра строительных материалов

Реферат

на тему: ’’Пути экономии строительных материалов”

Написал: студент ПГС-27

Иваненко А.В.

Проверил: ст. препод.

Анисимов А.Б.

Киев - 1996

Вступление

В этом реферате приведены основные направления снижения энергетических затрат при производстве стали, цемента, сборного железобетона. Также описаны: основные источники потерь цемента при его производстве, транспортировке, применении; эффективные направления снижения расхода металла в железобетонных конструкциях; проблемы экономного расходования лесоматериалов.

При изготовлении большинства строительных матери­алов основная часть затрат падает на сырье и топливо. На производство строительных материалов и конструк­ций ежегодно расходуется около 50 млн. т условного топлива. В табл. 1 приведен расход условного топли­ва на производство основных видов неметаллических строительных материалов и изделий. Наибольшая доля затрат на топливо характерна для себестоимости метал­лов, цемента, пористых заполнителей, керамических сте­новых материалов, стекла.

Экономия топлива достигается интенсификацией теп­ловых процессов и совершенствованием тепловых агрега­тов, снижением влажности сырьевых материалов, приме­нением вторичного сырья, промышленных отходов и дру­гих технологических приемов. При производстве стали наиболее эффективной в тепловом отношении является кислородно-конвертерная плавка, основанная на продув­ке жидкого чугуна кислородом. Коэффициент использо­вания теплоты в кислородных конверторах достигает 70%, что намного выше, чем в других сталеплавильных агрегатах. Применение кислорода позволяет уменьшить на 5—10 % расход топлива и при мартеновском способе. Более полно используется теплота отходящих газов в двухванных мартеновских печах. Прогрессивным спосо­бом является получение стали прямым восстановлением из руд, минуя доменный процесс. При этом способе от­падают затраты на коксохимическое производство, явля­ющееся основным при доменном процессе.

В цементной промышленности снижение затрат топ­лива достигается обжигом клинкера по сухому способу, получением многокомпонентных цементов, применением .минерализаторов при обжиге клинкера и различных ти­пов теплообменных устройств, обезвоживанием шлама, низкотемпературной технологией, полной или частичной заменой глины такими промышленными отходами, как золы, шлаки и др. Один из главных резервов снижения расхода топлива в производстве цемента — уменьшение влажности шлама. Каждый процент снижения влажности шлама позволяет уменьшить удельный расход топлива на обжиг клинкера в среднем на 117—146 кДж/кг, т. е. на 1,7—2 %. Удельный расход теплоты на обжиг при су­хом способе составляет 2900—3750 кДж/кг клинкера, а при мокром в 2—3 раза больше. При введении в сырье­вой шлам доменных шлаков или зол ТЭС расход топли­ва снижается на 15—18%. При выпуске шлакопортланд-цемента экономия топлива дополнительно составляет в среднем 30—40 % по сравнению с чистоклинкерным портландцементом.

В нашей стране разработана технология низкотемпе­ратурного синтеза клинкера с использованием в качест­ве каталитической среды хлористого кальция. Эта техно­логия обеспечивает снижение затрат теплоты на обжиг и помол клинкера на 35—40 % и такое же повышение про­изводительности печей.

К энергоемким отраслям промышленности строи­тельных материалов относится и производство сборного железобетона. На 1 м^3 сборного железобетона в среднем расходуется более 90 кг условного топлива. До 70 % теп­лоты идет на тепловую обработку изделий. Тепловую эффективность производства сборного железобетона можно существенно повысить, снизив тепловые потери, связанные с неудовлетворительным состоянием пропа­рочных камер, тепловых сетей, запорной арматуры и средств контроля расхода пара.

Непроизводительные потери теплоты уменьшаются при повышении теплового сопротивления пропарочных камер с помощью различных теплоизоляционных мате­риалов и легких бетонов. Более экономичными по срав­нению с наиболее распространенными явными пропарочными камерами являются вертикальные, туннельные, щелевые, малонанорные камеры. В последних, например, расход пара на 30—40 % ниже, чем в ямных.

Наряду с уменьшением тепловых потерь важнейшее значение для эко­номии топливно-энергети­ческих ресурсов в произ­водстве сборного железо­бетона приобретает раз­витие энергосберегающих технологий: применение высокопрочных и быстротвердеющих цемситов, введение химических до­бавок, снижение температуры и продолжительности нагрева, нагрев бетона электричеством и в среде продуктов сгорания природного газа и др. Ус­корению тепловой обра­ботки способствуют спо­собы формования, обеспе­чивающие применение бо­лее жестких смесей и повышение плотности бетона, ис­пользование горячих смесей, совмещение интенсивных механических и тепловых воздействий на бетон. Ускоре­ние тепловой обработки достигается при изготовлении конструкций из высокопрочных бетонов. Длительность тепловой обработки бетонов марок М 600—М 800 мож­но снизить с 13 до 9—10 ч без перерасхода цемента. Эф­фективной технологией ускоренного твердения является бескамерный способ, основанный на создании искусст­венного массива бетона пакетированием. Перспективны способы тепловой обработки бетона в электромагнитном поле и с применением инфракрасных лучей. В южных районах страны удельные затраты теплоты на ускорение твердения бетона можно существенно снизить, исполь­зуя солнечную энергию.

В производстве керамических стеновых материалов и пористых заполнителей эффективным направлением эко­номии кондиционного топлива является применение топливосодержащих отходов промышленности. Так, приме­нение в качестве топливосодержащей добавки отходов углеобогащения позволяет экономить при получении сте­новых керамических изделий до 30 % топлива, исключа­ет необходимость введения в шихту каменного угля.

Наряду с экономией топлива снижение материалоемкости строительных изделий в большой мере достигает­ся рациональным использованием исходных компонен­тов и в особенности таких, как цемент, сталь, древеси­на, асбест и др. Экономия этих материалов достигается на всех этапах их производства и применения.

Основным источником потерь цемента при его про­изводстве является вынос в результате несовершенства пылеулавливающих устройств помольных агрегатов. Пе­ревозка цемента должна осуществляться в специализи­рованных транспортных средствах. При транспортировании в цементовозах потери цемента при погрузочно-раз­грузочных работах в среднем в 10 раз меньше, чем в крытых вагонах, в 40 раз меньше, чем в открытом под­вижном составе. Одна из причин перерасхода — смеши­вание используемых цементов различных марок и видов при отсутствии достаточного количества емкостей для их хранения. В этих случаях вынужденно применяют рас­ходные нормы для худшего из смешанных цементов, что приводит к их перерасходу на 6—8 %. Важное значение имеет применение кондиционных заполнителей бетона. Каждый процент загрязненности щебня равнозначен до­полнительному расходу примерно 1 % цемента. В табл.2 приведено возможное снижение расхода цемента при обогащении мелкозернистых песков укрупняющими добавками.

Нерационально применение цемента марки 400 для изготовления бетонов марок М 100 и М 150, а также растворов марок 50 и 75. В этих случаях значительное снижение расхода цемента можно достичь введением в бетонные и растворные смеси минеральных дисперсных добавок, например, золы-уноса ТЭЦ.

Большое значение для экономного использования це­мента имеет обоснованный выбор области наиболее эф­фективного применения цемента с учетом его минерало­гического состава и физико-механических характеристик. Например, для сборного железобетона, подвергаемого тепловой обработке, наиболее пригодны цементы с содер­жанием СзА до 8%. Расход цемента увеличивается по мере роста его нормальной густоты (табл.3), поэто­му желательно его применение с минимальной нормаль­ной густотой.

На предприятиях по производству бетона и сборного железобетона значительная экономия цемента может быть достигнута при оптимизации составов бетонов, при­менением смесей повышенной жесткости с уплотнением на резонансных и ударных виброплощадках, предвари­тельным разогревом бетонных смесей и выдерживанием изделий после тепловой обработки, увеличением продол­жительности тепловой обработки, расширением объема изготовления конструкций с минусовыми допусками, со­вершенствованием технологического оборудования и кон­трольно-измерительной аппаратуры.

Одно из наиболее перспективных направлений сни­жения расхода цемента — применение химических доба­вок. Такие традиционные химические добавки, как СДБ, позволяют снижать расход цемента на 5—10%. Возможное снижение расхода цемента при применении но­вейших добавок суперпластификаторов составляет 15-25'%.Дополнительный источник экономии цемента при высоком качестве бетона — применение статистиче­ского контроля прочности. Назначение требуемой проч­ности бетона с учетом его однородности обеспечивает при повышенной культуре производства снижение расхо­да цемента на 5—10 %.

Экономия металла — важнейшая народнохозяйственная задача. В настоящее время в строительстве ежегодно используется 31—33 млн. т. черных металлов, из которых 12—13 млн. т. расходуется на арматуру для желе­зобетонных конструкций, около 8 млн. т. на фасонный и листовой прокат для изготовления металлоконструкций и опалубочных форм и 11—12 млн. т. на трубы.

Самое эффективное направление снижения расхода металла в железобетоне—применение для арматуры вы-сокопрочной стали. Арматурная сталь разных классов и видов является в известных пределах взаимозаменяемой. Количество стали любого класса (Т) может быть выра­жено в условно эквивалентном по прочности приведен­ном количестве стали класса А - I (Т')

(А)

где Кпр—коэффициент приведения стали данного класса к стали класса А-1.

В табл.4 приведены значения коэффициента при­ведения и экономии металла при использовании арма­турной стали различных классов.

Значительный резерв по экономии металла обеспечи­вается при изготовлении напряженной арматуры из высоко прочной проволоки и канатов. Экономия металла достигается также при более точных расчетах конструк­ций в соответствии с действительными условиями их ра­боты под нагрузкой, приближением армирования к тре­бованиям расчета, оптимизацией конструктивных реше­ний.

При изготовлении арматурных изделий для сборного железобетона экономию стали получают при сварке се­ток и каркасов на автоматических линиях с продольной и поперечной подачей стержней из бухт, при расширении всех видов контактной сварки, безотходной стыковке стержней, в том числе разных диаметров, изготовлении закладных деталей методом штамповки.

Существенная экономия металла достигается при ра­циональном проектировании и использовании стальных форм в промышленности сборного железобетона. На 1 м^3 железобетона в год на металлические формы затрачива­ется 6—35 кг стали. Для интенсификации использования форм необходимо ускорение их оборачиваемости в технолегияеском потоке.

Освоение бетона высоких марок — еще один важный резерв снижения расхода металла при производстве же­лезобетона. Повышение марки бетона на одну ступень снижает расход стали примерно на 50 кг/м^3.

При изготовлении металлических конструкций эффек­тивно применение легированных сталей, экономичных профилей металлопроката. Применение трубчатых про­филей в строительных конструкциях по сравнению с уголковыми дает экономию до 30 %.

В строительстве все большее значение приобретает проблема экономного расходования лесоматериалов. Прогрессивной тенденцией является максимальное использование вместо древесины местных строительных материалов, а также арболита, фибролита, древесно-стру­жечных, древесно-волокнистых плит и др. На современ­ных передовых деревообрабатывающих и лесопильных предприятиях предусматривается максимальная утили­зация отходов производства. Для несущих и ограждаю­щих конструкций особенно в условиях агрессивной среды рационально применение клееной древесины. Примене­ние деревянных клееных конструкций в сельскохозяйст­венных производственных зданиях позволяет в 2—3 ра­за снизить расход стали и вес зданий. Существенного снижения материалоемкости можно добиться совершен­ствованием конструктивных решений клееных конструк­ций, использованием для них элементов из водостойкой фанеры. Применение фанеры позволяет сократить рас­ход древесины на 20—40%, уменьшить потребность в клее в 1,5—2,5 раза.

ТАБЛИЦА 1.

РАСХОД УСЛОВНОГО ТОПЛИВА НА ПРОИЗВОДСТВО ОСНОВНЫХ ВИДОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЯ.

Вид материала и изделий	Расход топлива. кг (в условном исчислении на 1 т продукции)
Керамические камни и глиняный кирпич Известь, цемент Керамические плитки для полов Облицовочные глазурованные плитки Стекло листовое Санитарно-строительный фаянс Керамзит	50—80 115-240 200—610 360—1058 510-590 500—800 200—270

ТАБЛИЦА 2.

СНИЖЕНИЕ РАСХОДА ЦЕМЕН ТА ПРИ ВВЕДЕНИИ УКРУПНЯЮЩИХ ДОБАВОК

Вид и модуль крупности (М) укрупняющих добмок	Среднее сни­жение расхода цемента при обогащении природного песка с модулем круп­ности
	1,5-2	1—1,2
Песок природный средний, Мк=2,1—2,5	5	5
Песок природный крупный, Мк=2,6-3,25	15	12
Каменный отсев классифицирован­ный, Мк = 3—3,5	20	15
0тходы горно-обогатительных комбинатов классифицированные, Мк= 2,5-3	8	7
Шлаки ТЭЦ, Мк=2,5-3,5	5	5
Гранулированные шлаки	5	5

ТАБЛИЦА 3.

ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ РАСХОД ЦЕМЕНТА (%) В БЕТОНЕ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ НОРМАЛЬНОЙ ГУСТОТЫ ЦЕМЕНТА

Нормаль­ная гус­тота цемента, %	Огносительныи расход цемента, %, для бетона марок	Нормаль­ная гус­тота цемента, %	Относительный расход цемента, % , для бетона марок
	М200—М300	М400	М500		М200—М300	М400	М500
24 25 26 27	98 100 102 103	98 100 102 105	98 100 103 107	28 29 30	104 105 107	109 112 118	111 115 129

ТАБЛИЦА 4.

ЭКОНОМИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СТЕРЖНЕВОЙ АРМАТУРЫ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ

Класс арматуры	Коэффициент приведения	Экономия металла, %	Класс арматуры	Коэффициент приведения	Экономия металла, %
А-I А-II А-III A-IV	1 1,21 1,43 1,95	О 17 30,1 48,7	A-V Ат-IV Ат-V Ат-VI	2,2 1,95 2,2 2,4	54,7 48,7 54,7 58,4

Список использованной литературы:

1. Г.И. Горчаков, Строительные материалы, Москва, 1986

2. М.В. Дараган, Сокращение потерь материалов в строительстве,Киев,

1988

3. А.Г. Домокеев, Строительные материалы, Москва, 1989

4. А.Г. Комар, Строительные материалы и изделия, Москва, 1988