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')

[pic] (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 |50—80 |

|Известь, цемент |115-240 |

|Керамические плитки для |200—610 |

|полов |360—1058 |

|Облицовочные глазурованные |510-590 |

|плитки |500—800 |

|Стекло листовое |200—270 |

|Санитарно-строительный | |

|фаянс | |

|Керамзит | |

ТАБЛИЦА 2.

СНИЖЕНИЕ РАСХОДА ЦЕМЕН ТА ПРИ ВВЕДЕНИИ УКРУПНЯЮЩИХ ДОБАВОК

|Вид и модуль крупности |Среднее снижение расхода цемента при |

|(М) укрупняющих добмок |обогащении природного песка с модулем |

| |крупности |

| | | |

| |1,5-2 |1—1,2 |

|Песок природный средний,| | |

| |5 |5 |

|Мк=2,1—2,5 | | |

|Песок природный крупный,| | |

| |15 |12 |

|Мк=2,6-3,25 | | |

|Каменный отсев | | |

|классифицированный, Мк =|20 |15 |

|3—3,5 | | |

|0тходы | | |

|горно-обогатительных |8 |7 |

|комбинатов | | |

|классифицированные, Мк= | | |

|2,5-3 | | |

|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 |Огносительныи расход |Нормальная|Относительный расход|

|густота |цемента, %, для |густота |цемента, % , для |

|цемента, % |бетона марок |цемента, %|бетона марок |

| |М200—М300 |М400|М50| |М200—М300|М40| М500|

| | | |0 | | |0 | |

| | | | | | | | |

|24 |98 |98 |98 |28 |104 |109|111 |

|25 |100 |100 |100|29 |105 | |115 |

|26 |102 |102 | |30 |107 |112|129 |

|27 |103 | |103| | | | |

| | |105 | | | |118| |

| | | |107| | | | |

ТАБЛИЦА 4.

ЭКОНОМИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СТЕРЖНЕВОЙ АРМАТУРЫ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ

|Класс |Коэффициен|Экономия |Класс |Коэффициен|Экономия |

|арматуры|т |металла, |арматуры |т |металла, % |

| |приведения|% | |приведения| |

| | | | | | |

|А-I |1 |О |A-V |2,2 |54,7 |

|А-II |1,21 |17 |Ат-IV |1,95 |48,7 |

|А-III |1,43 |30,1 |Ат-V |2,2 |54,7 |

|A-IV |1,95 |48,7 |Ат-VI |2,4 |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