Пути экономии строительных материалов
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
|