Файл: Методические указания по самостоятельной работе студентов 7480 8 Методические указания по организации и выполнению курсовых проектов (работ).pdf

Мощным средством экономии цемента являются химические добавки, и в первую очередь пластификаторы. До недавнего времени в нашей стране в качестве пластифицирующих добавок применялись разного рода отходя промышленности. Как правило, эффект от действия таких добавок был невысок, их химический состав часто не стабилен. Отечественная промышленность специально для бетонов начала выпускать эффективную пластифицирующую добавку - суперпластификатор С-3, которая по своему действию не уступает лучшим зарубежным образцам аналогичного класса, а по стоимости в
5-6 раз дешевле. При введении в бетон этой добавки можно сэкономить до 20% цемента (при неизменной пластичности бетонной смеси). Не снижая расход цемента и не увеличивая пластичности бетонной смеси, но снизив ее водоцементное соотношение, можно повысить прочность бетона на 20-25%.
Эффективность цемента можно повысить (а, следовательно, снизить его расход), увеличив тонкость его помола. На предприятиях сборного железобетона, для того, чтобы бетон как можно скорее достиг распалубочной прочности, часто идут на завышение марки бетона путем увеличения расхода цемента. Можно избежать этого, если использовать вяжущее более тонкого помола: на таком вяжущем твердение бетона в раннем возрасте производит быстрее. Можно сэкономить цемент и другим путем: ввести в цемент песок, известняк или какой-либо другой наполнитель и с ним осуществить домол цемента. Однако, как показывают исследования, при этом марка вяжущего снижается, хотя и не совсем в прямой пропорции от количества введенного заполнителя. Для получения бетона марок до 200 и даже выше такое вяжущее вполне приемлемо. В зависимости от количества введенного заполнителя
(30-50%) можно сэкономить до 50% цемента. Эффект может еще большим, если применить суперпластификаторы.
Определенные резервы уменьшения расхода цемента имеются в раздельной технологии приготовления бетонной смеси. Хотя этот метод давно известен, однако до сих пор не нашел применения в технологии бетона. Для получения желаемого эффекта прежде всего необходимы высокоскоростные смесители емкостью, соответствующей количеству раствора, необходимого на один замес бетонной смеси в обычном смесителе.
В Японии раздельный метод приготовления бетона применяется с успехом.
Компактный турбулентный смеситель, необходимый для такого метода, смонтирован там непосредственно на основном бетоносмесителе, и их производительность полностью увязана между собой.
Отмечается, что один из больных вопросов проблемы экономии цемента - его потери при транспортировании, хранении, значительно превышающие нормативные. Нельзя допускать доставку цемента в вагонах навалом, разгружать его вручную, хранить навалом под навесами и в сараях, транспортировать с большим количеством перегрузок с одного вида транспорта на другой. Особенно велики потери цемента при доставке в районы, где нет железных дорог и его приходится перегружать с железнодорожного транспорта на речной, а затем на автотранспорт. Этого можно избежать, если в такие районы доставлять не цемент, а цементный клинкер, качество которого не теряется при транспортировании и хранении.
Имеются и другие пути экономии цемента - применение высококачественных форм для контрольных образцов, учет последующего нарастания прочности бетона, рациональные подборы составов бетонов и растворов, применение автоматических устройств по дозированию составляющих и т.д. Если все это внедрить в производство и правильно использовать, проблема дефицита цемента была бы снята, так как это дало бы дополнительно не менее 30% цемента от производимого его объема.
1.3 Зарубежный опыт ресурсосберегающих технологий
В зарубежном промышленном и гражданском строительстве бетон и железобетонные конструкции прочно занимают ведущее положение по сравнению с другими материалами и конструкциями. Главное, на что направлены внимание и усилия фирм, - обеспечить высокое качество изготовляемых и возводимых конструкций. Только с учетом этих требований они

разрабатывают технологические решения, требующие наименьших затрат труда, энергии и материалов. За рубежом экономия ресурсов ни в коем случае не должна нанести ущерб качеству и долговечности конструкций. Особое внимание уделяется качеству цемента и заполнителей.
В США для приготовления бетонов и растворов довольно широко применяются расширяющиеся цементы, позволяющие получать изделия высокого качества, надежные и водонепроницаемые. Любопытно, что в основу разработки такого цемента легли исследования нашего ученого, профессора В.В. Михайлова, который предложил такие вяжущие еще в довоенное время (в отечественной практике они так и не нашли применения вплоть до 60-х годов, когда стало известно о их производстве в США). Некоторые из таких цементов носят название "М" в честь первой буквы фамилии В.В.Михайлова.
Как правило, фирма, выпускающая цемент, гарантирует его высокое качество и стабильность состава. Так, во Франции на мешках с цементом указываются не только его цена, но и состав, и все необходимые свойства. Во избежание путаницы и случайностей на производстве на мешках с цементом ставится цветной штамп, удостоверяющий их содержимое (портландцемент, рапид-цемент и др.). Каждый вид цемента маркируется своим цветом (красным, синим, зеленым и др.). Это полностью исключает ошибки, которые могут привести к браку конструкций.
Особое внимание за рубежом уделяется химическим добавкам. В наибольшем объеме производятся добавки - суперпластификаторы (мельмент и др.). По своему действию они близки к нашему суперпластификатору С-3, однако стоимость их в несколько раз выше.
Однако, для получения бетонной смеси требуемой подвижности, помимо суперпластификатора, нужны еще фракционированные заполнители, хорошая система дозирования компонентов и строго выдерживаемый состав смеси.
На заводских бетоносмесительных узлах в Финляндии, Франции и Германии, а также в других странах, действуют компьютерные системы. Оператор, находясь в специально оборудованном помещении, полностью изолированном от бетоносмесительного отделения, имеет набор перфокарт, рассчитанных не менее чем на 50 разновидностей бетонных смесей.
Как только подошел очередной автобетоновоз, водитель по телефону сообщает оператору свои данные: какая смесь и в каком количестве ему нужна, название фирмы-потребителя и т.п.
Оператор вводит в компьютер необходимые данные, после чего автоматически включаются дозаторы и смесители. Автобетоновоз без всякого промедления ставится под загрузку. После выдачи бетонной смеси оператор по передаточной трубе спускает водителю свернутый в трубочку счет, в котором компьютер отпечатал состав смеси, марку бетона, его количество и стоимость. Обычно вся операция занимает не более пяти минут.
За рубежом экономному расходованию ресурсов подчинена вся организация строительства, начиная с обеспечения строек бетоном и раствором и методы энергосберегающих технологий, применяемых в зарубежной практике, весьма рациональны и с точки зрения затрат материальных ресурсов, и обеспечения высокого качества конструкций и изделий.
2. Энергосберегающие технологии железобетон производство ресурсосберегающий теплосбережение
Одним из действенных способов уменьшить влияние человека на природу является увеличение эффективности использования энергии - энергосберегающие технологии.
Основная роль в увеличении эффективности использования энергии принадлежит современным энергосберегающим технологиям.
Хорошо себя зарекомендовали частотно-регулируемые электроприводы со встроенными функциями оптимизации энергопотребления. Суть заключается в гибком изменении частоты их вращения в зависимости от реальной нагрузки, что позволяет

сэкономить до 30-50% потребляемой электроэнергии. При этом зачастую не требуется замена стандартного электродвигателя, что особенно актуально при модернизации производств.
Режим энергосбережения особенно актуален для механизмов, которые часть времени работают с пониженной нагрузкой, - конвейеры, насосы, вентиляторы и т.п. Кроме снижения расхода электроэнергии, экономический эффект от применения частотно-регулируемых электроприводов достигается путем увеличения ресурса работы электротехнического и механического оборудования, что становится дополнительным плюсом.
Такие энергосберегающие электроприводы и средства автоматизации могут быть внедрены на большинстве промышленных предприятий и в сфере ЖКХ: от лифтов и вентиляционных установок до автоматизации предприятий, где нерациональный расход электроэнергии связан с наличием морально и физически устаревшего оборудования. По различным источникам, в европейских странах до 80% запускаемых в эксплуатацию электроприводов уже являются регулируемыми. В нашей стране пока их доля гораздо ниже, а необходимость использования энергосберегающих технологий все более актуальна.
Существуют и другие пути рациональнее использовать электроэнергию, причем не только на производстве, но и в быту. Так, уже давно известны "умные" системы освещения, широко внедряемые в странах Западной Европы, США и особенно в Японии. Интерес к ним не удивителен, учитывая, что, в зависимости от назначения помещений, на освещение может расходоваться до 60% общего электропотребления жилых и офисных зданий. По расчетам специалистов российской компании "Светэк", разрабатывающей такие решения в нашей стране, энергосберегающие системы освещения позволяют снизить затраты на освещение до
8-10 раз.
Энергосберегающий эффект основан на том, что свет включается автоматически, именно когда он нужен. Выключатель имеет оптический датчик и микрофон. Днем, при высоком уровне освещенности, освещение отключено. При наступлении сумерек происходит активация микрофона. Если в радиусе до 5 м возникает шум (например, шаги или звук открываемой двери), свет автоматически включается и горит, пока человек находится в помещении.
Разумеется, такие системы освещения были бы не полными без использования энергосберегающих ламп. Их можно разделить на две группы по сферам использования: мощные энергосберегающие лампы больших размеров, предназначенные для освещения офисов, торговых площадок, кафе, и компактные лампы со стандартными цоколями для использования в квартирах. Экономия электроэнергии с применением таких ламп достигает
80%, не говоря уже о том, что по сравнению с обычными лампами их время жизни во много раз больше.
К числу наиболее "прожорливого" оборудования, используемого в жилых и офисных помещениях, относится практически вся климатическая техника, прежде всего, кондиционеры. Разумеется, борьба за энергоэффективность не могла пройти мимо этой категории бытовых устройств.
Признанными авторитетами в области снижения энергоёмкости систем вентиляции и кондиционирования являются компании Hoval (Лихтенштейн) и Dantherm (Дания). В своей продукции применяют новейшие технологии и конструкторские разработки, позволяющие уменьшить энергозатраты при сохранении высокой производительности.
Например, отличительной особенностью агрегатов производства Hoval является использование патентованного воздухораспределителя, обеспечивающего формирование приточной струи с дальнобойностью от 3,5 до 18 м за счёт автоматически регулируемого положения лопаток, закручивающих воздушный поток. Основным преимуществом такой конструкции является высокая энергетическая эффективность благодаря улучшенным показателям организации воздухообмена, рециркуляции воздуха и рекуперации тепла.
В последние годы все энергоэффективные технологии объединяются в концепцию так называемого пассивного дома, то есть жилища, максимально дружелюбного окружающей среде. В Западной Европе сейчас строятся пассивные дома с энергопотреблением не более 15

Квт, ч/м3 год, что более чем в 10 раз экономичнее типовой отечественной "хрущевки". Можно сказать, что такие здания - это будущее мирового строительства, ведь они фактически отапливаются за счет тепла, выделяемого людьми и электроприборами.
По словам Игоря Юсуфова, главы Минэнерго России, потенциал энергосбережения составляет не менее 400 миллионов тонн условного топлива в год или 30-40% всего энергопотребления страны. В экологическом исчислении это сотни миллионов тонн углекислого газа, которые не попадут в атмосферу.
Таким образом, энергосберегающие технологии позволяют решить сразу несколько задач: сэкономить существенную часть энергоресурсов, решить проблемы отечественного
ЖКХ, повысить эффективность производства и уменьшить нагрузку на окружающую среду.
Применение энерго- и ресурсосберегающих технологий в производстве вяжущих материалов
Увеличение выпуска цемента, как основы урбанизации человечества, обусловливает использование все возрастающих материальных и энергетических ресурсов и сопровождается увеличением выбросов в атмосферу вредных газов. В период роста климатических изменений, а также экономического кризиса энерго- и ресурсосбережение следует рассматривать как существенный вклад в предотвращение глобальных изменений в природе.
В цементной промышленности существует два основных пути энергосбережения: непосредственное снижение расхода топлива в процессе обжига клинкера и уменьшение содержания последнего в цементе за счет ввода различных минеральных добавок.
Кардинальным способом уменьшения расхода топлива при обжиге клинкера служит применение сухого способа производства взамен мокрого, который во второй половине прошлого века составил основу развития цементной промышленности. Это обусловливалось надежностью применяемого оборудования, относительной простотой его обслуживания и стабильностью качества получаемого клинкера и цемента. Кроме этого, стоимость
Развития технологии сухого способа позволяет сэкономить не менее 30–50% топлива.
Практика показала, что наиболее рациональный способ перевода промышленности на сухой способ обеспечивается строительством на существующих промплощадках заводов новых современных высокопроизводительных технологических линий.
Поскольку эксплуатируемое в настоящее время оборудование цементных заводов еще не исчерпало свой ресурс, актуальной задачей остается применение при мокром способе технологий, которые уже освоены или апробированы отечественной и мировой цементной промышленностью, а также тех, которые требуют дальнейшей научной разработки.
К освоенным технологиям относится использование твердого топлива при обжиге клинкера во вращающихся печах, использование топливосодежащих отходов, пригодных в качестве технологического топлива, введение минерализаторов, позволяющих снизить температуру и сократить время обжига, модернизация цепных завес печей мокрого способапроизводства, снижение влажности шлама (снижение влажности шлама на 1% позволяет снизить расход топлива на 1-1,5%), использование тепла отходящих газов для сушки сырьевых материалов или в парогенераторных установках и др.
Для сравнения, доля угля в топливно-энергетическом балансе Китая - более 80%, в странах Западной Европы - 45-55%, в США - 54%, а в России - только 15%, причем доля твердого топлива в цементной промышленности составляет около 7%. Новые технологии сжигания угля, применяемые в западных странах не только более экологичны, но и более энергоэффективны. В этой связи, увеличение угля в топливном балансе российской цементной промышленности при использовании новых методов его сжигания является экономически обоснованным шагом, учитывая, что Россия обладает более чем 17% мировых запасов угля.

В сою очередь использование в качестве топлива различных топливосодержащих отходов позволяет не только решить экологические проблемы, но и снизить расход топлива на обжиг клинкера на 15-25%.
Одним из вариантов реконструкции действующих цементных заводов является установка пресс-фильтров и обжиг полученного кека в имеющихся длинных вращающихся печах, что позволяет снизить расход топлива на обжиг на 15-20%. Возможен вариант перевода завода на полусухой способ производства, когда сырьевая смесь готовится в виде шлама, который проходит обработку в пресс-фильтрах и дробилке-сушилке, работающей на отходящих печных газах, а полученная сырьевая мука обжигается в коротких вращающихся печах с запечными теплообменниками.
В связи с проблемой энергосбережения следует упомянуть работы по утилизации вторичной теплоты корпусов вращающихся печей. В 80-е гг. были созданы установки, позволившие бесконтактным методом улавливать и сохранять теплоту, теряемую печными агрегатами, а также управлять процессом образования обмазки во вращающихся печах. По имеющимся данным, установка обеспечивала улавливание вторичной теплоты в количестве
90 тыс. ГДж в год. Из-за низкой в прошлом стоимости топлива, установки дальнейшего распространения не получили. Современные условия возвращают перспективность этой работы.
Расширение производства и потребления в мировой практике цементов с минеральными добавками стало возможным в результате коренных изменений в технологии цементных систем и бетонов за счет: композиционных вяжущих материалов нового поколения, новых добавок – модификаторов структуры и свойств бетонов и дисперсных минеральных наполнителей.
Общепризнано, что бетоны на основе композиционных цементов с помощью комплексных химических добавок могут не только иметь одинаковые свойства с бетонами, изготовленными из чисто клинкерных цементов, при более низкой стоимости единицы изделий, но и иметь лучшие характеристики. Также они могут приобретать такие специальные свойства, как медленное или быстрое твердение, низкое тепловыделение в массивных сооружениях, повышенную долговечность, истираемость, коррозиестойкость, долговечность и т.д.
Применение композиционных цементов, супер- и гиперпластификаторов – основной путь получения так называемых многокомпонентных композиционных бетонов с управляемой структурой.
Расширение применения минеральных добавок в цемент также решает вопросы экологии, так как заметно снижаются выбросы парниковых газов, а в качестве минеральных добавок можно использовать техногенные материалы.
Как известно, цементная промышленность является одной из самых энерго- и ресурсоёмких отраслей промышленности. Так для производства 1 т клинкера требуется 1.6-
1.8 т невосполнимого сырья. Кроме того, за последние годы существенно возросли топливноэнергетические затраты на производство цемента. Так, еще 10-12 лет назад доля затрат на топливо и электроэнергию в себестоимости цемента составляла 36-38%, то в настоящее время эта величина составляет порядка 50%. Отсюда вытекает существенная необходимость снижения затрат природного сырья, топлива и электроэнергии на производство цемента и других вяжущих материалов. Одним из важнейших путей решения этой задачи является использование вторичных материальных ресурсов при производстве вяжущих материалов. К отходам производства относят такие остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, которые при производстве продукции полностью или частично утратили потребительские свойства.
Все техногенные материалы классифицируются по группам:
Продукты класса А – имеют химико-минералогический состав и свойства соответствующих горных пород;