книги / Строительные материалы

K2Si03 + 3H20 = 2КОН + Si0 2*2H20 .

Дигидрат кремнезема обладает вяжущими свойства­ ми, а едкая щелочь связывается диатомитом или трепе­ лом

2КОН + mSi02= K20*mSi02+ Н20

и пленка силикатной краски становится малораствори­ мой в воде.

Силикатными красками окрашивают деревянные кон­ струкции для защиты от возгорания. Их используют для окраски фасадов и внутри помещений. Атмосферостойкость наружного покрытия повышается при нанесении силикатной краски на основания, содержащие свободный гидроксид кальция (свежая цементная или цементноизвестковая штукатурка или бетон).

Клеевые красочные составы приготовляют, используя клеи из природного сырья: мездровый, костяной или ка­ зеиновый; они-то и являются связующим веществом. Сле­ довательно, клеевая краска представляет собой суспен­ зию пигмента и наполнителя (мела) в коллоидном вод­ ном растворе клея. Красочное покрытие отвердевает по мере высыхания клеевого состава. Прежде клеевые крас­ ки были распространены во внутренних малярных рабо­ тах по сухой штукатурке и дереву. Однако клеевые со­ ставы неводостойки, для них используют природное сырье (например, казеин, а его получают из молока). Теперь клеевые краски успешно заменяют синтетически­ ми красочными составами.

РЛАВА 19. ПУТИ ЭКОНОМИИ ОСНОВНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

§ 1. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СНИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛОЕМКОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Материалоемкость определяется отношением количе­ ства или стоимости израсходованных на производство продукции материальных ресурсов к объему продукции. Снижение материалоемкости на 1 % в целом для народ­ ного хозяйства страны равнозначно дополнительному увеличению национального дохода на 3—4 млрд. руб.

Строительство — одна из самых материалоемких от­ раслей народного хозяйства. Затраты на материалы, рас­

ходуемые непосредственно на возведение зданий и со­ оружений, составляют более половины общей стоимости строительно-монтажных работ и около одной трети ка­ питальных вложений в народное хозяйство СССР. Строи­ тельство потребляет более 30 % всей продукции сферы материального производства, каждый процент экономии ресурсов составляет в строительстве около 400 млн. руб.

Основными направлениями снижения материалоемко­ сти являются: внедрение в строительство новых прогрес­ сивных материалов и конструкций; совершенствование проектных решений зданий и. сооружений; широкая ути­ лизация промышленных отходов и комплексное исполь­ зование сырья; экономия сырья и материалов при произ­ водстве изделий и их транспортировании; совершенство­ вание организационно-хозяйственных мер, планирования и учета.

Применение эффективных строительных материалов и изделий направлено прежде всего на снижение массы строительных конструкций. Это в свою очередь позволя­ ет снизить затраты по их перевозке, уменьшить мощность монтажных и транспортных средств, укрупнить строи­ тельные конструкции и в конечном итоге снизить трудо­ емкость и стоимость строительно-монтажных работ. Так, применение легких алюминиевых стеновых и кровельных панелей позволяет снизить вес кровли в 7—10 раз, стен в 10—15 раз, уменьшить объем фундаментов, сократить грузоперевозки в 8—10 раз.

В кирпичных малоэтажных зданиях для обеспечения должной устойчивости и прочности стен достаточна тол­ щина 25 см. При применении обыкновенного полнотелого кирпича толщина стены по теплотехническим соображе­ ниям назначается 51—64 см, что приводит к увеличению расхода кирпича в 2—2,5 раза, чем это требуется из ус­ ловия прочности. Переход от конструкций стен из полно­ телого кирпича к стенам из пористо-пустотелого кирпи­ ча и керамических камней, имеющих плотность 1 — 1,2 т/м3 вместо 1,7 т/м3, позволяет снизить массу 1 м2 наружного ограждения с 1240 до 500—800 кг, т. е. в 1,6—2,5 раза. Переход на кладку стен из крупноразмер­ ных камней не только уменьшает толщину керамических стеновых конструкций, но и позволяет за счет сокраще­ ния числа кладочных швов уменьшить на 20—25 % рас­ ход раствора.

В табл. 19.1 приведены для примера некоторые тех-

где S. прс“ "приведенные затраты соответственно на добычу и транс­ портировку всех видов исходного сырья, руб.; 5црп»5црт и 5 пРм-

приведеппые затраты соответственно на производство, транспортиров­ ку и монтаж строительных конструкций, руб.; С:,— среднегодовые эксплуатационные затраты, связанные с применением данного вида материалов и конструкций, руб.; ц — коэффициент срока службы конструкций (приведения разнодолговечных объектов к одному сро­ ку службы).

Для оценки эффективности использования определен­ ных исходных материалов (цемента, металла и др.) при изготовлении материалов и изделий может использовать­ ся относительный показатель

ходуемый на единицу продукции соответственно при эталонном и данном вариантах технологического процесса; Sr.с — удельные при­ веденные затраты на комплекс технологических средств, направлен­ ных на сокращение расхода материала; См.эт, См. Ст.с — стоимости соответственно эталонного и используемого материалов, а также до­ полнительных технологических средств; Км.этЛКм и /(т.с — соответ­ ствующие удельные капитальные вложения.

С помощью критерия /Ср.„.м можно оценивать эффек­ тивность использования материалов при анализе как тех­ нологических, так и проектных решений, связанных со снижением материалоемкости изделий и конструкций. Например, при сравнительной оценке эффективности ис­ пользования цемента /Ср.и.ц в конструкциях при различ­ ных марках бетона по прочности удобно использовать выражение.

где S п°р и S np — затраты на цемент для получения 1 м3 бетона

эталонной и сравниваемой прочности; V и V' — объем эталонной и сравниваемой конструкции.

При получении конструкций из высокопрочного бето­ на несмотря на увеличение расхода цемента на 1 м3 бе­ тона критерий рационального использования цемента в результате уменьшения сечения и объема изделий оказы­ вается более высоким.

§ 2. ЭКОНОМИЯ ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ИХ ПРОИЗВОДСТВЕ И ПРИМЕНЕНИИ

При изготовлении большинства строительных матери­ алов основная часть затрат падает на сырье и топливо. На производство строительных материалов и конструк­ ций ежегодно расходуется около 50 млн. т условного топлива. В табл. 19.2 приведен расход условного топли­ ва на производство основных видов неметаллических строительных материалов и изделий. Наибольшая доля затрат на топливо характерна для себестоимости метал­ лов, цемента, пористых заполнителей, керамических сте­ новых материалов, стекла.

Экономия топлива достигается интенсификацией теп­ ловых процессов и совершенствованием тепловых агрега­ тов, снижением влажности сырьевых материалов, приме­ нением вторичного сырья, промышленных отходов и дру­ гих технологических приемов. При производстве стали наиболее эффективной в тепловом отношении является кислородно-конвертерная плавка, основанная на продув­ ке жидкого чугуна кислородом. Коэффициент использо­ вания 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 спосо­ бом является получение стали прямым восстановлением

из руд, минуя доменный процесс. При этом способе от­ падают затраты на коксохимическое производство, явля­ ющееся основным при доменном процессе.

В цементной промышленности снижение затрат топ­ лива достигается обжигом клинкера по сухому способу, получением многокомпонентных цементов, применением минерализаторов при обжиге клинкера и различных ти­ пов 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 су­ хом способе составляет 2900—3750 кДж/кг клинкера, а при мокром в 2—3 раза больше. При введении в сырье­ вой шлам доменных шлаков или зол ТЭС расход топли­ ва снижается на 15—18 %. При выпуске шлакопортландцемента экономия топлива дополнительно составляет в среднем 30—40 % по сравнению с чистоклинкерным портландцементом.

В нашей стране разработана технология низкотемпе­ ратурного синтеза клинкера с использованием в качест­ ве каталитической среды хлористого кальция. Эта техно­ логия обеспечивает снижение затрат теплоты на обжиг и помол клинкера на 35—40 % и такое же повышение про­ изводительности печей.

К энергоемким отраслям промышленности строи­ тельных материалов относится и производство сборного железобетона. На 1 м3 сборного железобетона в среднем расходуется более 90 кг условного топлива. До 70 % теп­ лоты идет на тепловую обработку изделий. Тепловую эффективность производства сборного железобетона можно существенно повысить, снизив тепловые потери, связанные с неудовлетворительным состоянием пропа­ рочных камер, тепловых сетей, запорной арматуры и средств контроля расхода пара.

Непроизводительные потери теплоты уменьшаются при повышении теплового сопротивления пропарочных камер с помощью различных теплоизоляционных мате­ риалов и легких бетонов. Более экономичными по срав­ нению с наиболее распространенными ямными пропароч­

лее жестких смесей и повышение плотности бетона, ис­ пользование горячих смесей, совмещение интенсивных механических и тепловых воздействий на бетон. Ускоре­ ние тепловой обработки достигается при изготовлении конструкций из высокопрочных бетонов. Длительность тепловой обработки бетонов марок М 600 — М 800 мож­ но снизить с 13 до 9—10 ч без перерасхода цемента. Эф­ фективной технологией ускоренного твердения является бескамерный способ, основанный на создании искусст­ венного 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, исполь­ зуя солнечную энергию.

**'ВГпроизводстве керамических стеновых материалов п порйстых заполнителей эффективным направлением эко­ номий кондиционного топлива является применение топлййосодержащих отходов промышленности. Так, приме­ нение в качестве топливосодержащей добавки отходов углеобогащения позволяет экономить при получении сте­ новых керамических изделий до 30 % топлива, исключа­ ет необходимость введения в шихту каменного угля.

Наряду с экономией топлива снижение материалоем­ кости строительных изделий в большой^ мере достигает­ ся рациональным использованием исходных компонен­ тов й в особенности таких, как цемент, сталь, древеси­ на, :асбест и др. Экономия этих материалов достигается на все* этапах их производства и применения.

Основным источником потерь цемента при его про­ изводстве является вынос в результате несовершенства пылеулавливающих устройств помольных агрегатов. Пе­ ревозка цемента должна осуществляться в специализи­ рованных транспортных средствах. При транспортирова­ нии в цементовозах потери цемента при погрузочно-раз­ грузочных работах в среднем в 10 раз меньше, чем в крытых вагонах, в 40 раз меньше, чем в открытом под­ вижном составе. Одна из причин перерасхода — смеши­ вание используемых цементов различных марок и видов при отсутствии достаточного количества емкостей для их хранения. В этих случаях вынужденно применяют рас­ ходные 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 до­ полнительному расходу примерно 1 % цемента. В табл. 19.3 приведено возможное снижение расхода цемента

при обогащении мелкозернистых песков укрупнятбщйЫи 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 це­ мента имеет обоснованный выбор области наиболее эф­ фективного применения цемента с учетом его минерало­ гического состава и физико-механических характеристик. Например, для сборного железобетона, подвергаемого тепловой обработке, наиболее пригодны цементы с содер­ жанием С3А до 8% . Расход цемента увеличивается по мере роста его нормальной густоты (табл. 19.4), поэто­ му желательно его применение с минимальной нормаль­ ной густотой.

На предприятиях по производству бетона и сборного железобетона значительная экономия цемента может быть достигнута при оптимизации составов бетонов, при­ менением смесей повышенной жесткости с уплотнением на резонансных и ударных виброплощадках, предвари­ тельным разогревом бетонных смесей и выдерживанием изделий после тепловой обработки, увеличением продол­ жительности тепловой обработки, расширением объема изготовления конструкций с минусовыми допусками, со­ вершенствованием технологического оборудования и кон­ трольно-измерительной аппаратуры.

Одно из наиболее перспективных направлений сни­ жения расхода цемента — применение химических доба­ вок. Такие традиционные химические добавки, как СДБ, позволяют снижать расход цемента на 5—10%. В о з-