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 такоежеповышение производительности
печей.
К
энергоемким отраслям промышленности строительных материалов относится и
производство сборного железобетона. На 1
м^3 сборного железобетона в среднем расходуется более90 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 являютсявертикальные,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 быстротвердеющихцемситов, 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
топливосодержащихотходов
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 материалоемкостистроительных 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 транспортированиив 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.2приведено 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 учетомего 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 оптимизациисоставов 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 новейшихдобавок 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 — важнейшаянароднохозяйственнаязадача. 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 прочнойпроволоки 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
технолегияескомпотоке.
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 экономногорасходования лесоматериалов. Прогрессивной
тенденцией является максимальное использованиевместо 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.