3.7. Оценка технико-экономической эффективности иск оптимальной структуры

Комплекс наиболее благоприятных показателей строительных и эксплуатационных свойств (закон створа) ИСК оптимальной струк­туры обеспечивает не только более продолжительные сроки их на­дежной работы в конструкциях, но и более высокие показатели эко­номической эффективности по сравнению с конгломератами, структура которых не оптимальна. Надежность и повышенная дол­говечность конгломератов оптимальной структуры в конструкциях обусловлена устойчивыми свойствами морозостойкости, водостой­кости, воздухостойкости, которые каждый раз отмечаются в экспе­риментальных исследованиях таких материалов. Максимальная экономическая эффективность конгломератов оптимальной струк­туры устанавливается расчетными данными, в частности, путем сравнения приведенных затрат при оптимальной и неоптимальной структурах.

Экономическая эффективность конгломерата, изготовленного в заводских условиях, оценивается величиной приведенных затрат на единицу продукции, выраженной в рублях:

П = С + ЕК + Э, (3.17)

где П — приведенные затраты, руб.; С — себестоимость годовой продукции на заводе; Е — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; так как окупаемость капиталовложений принима­ется в 8 лет, то нормативный коэффициент Е = 1/8 = 0,125; К— удельные капиталовложения в заводское производство конгломерата равные сумме капвложений, отнесенной к объему выпускаемой продук­ции в год, руб.; Э — среднегодовые эксплуатационно-ремонтные рас­ходы по поддержанию конгломератного материала и конструкции из него в нормальном состоянии.

Понятно, что чем меньше приведенные затраты, тем выше эко­номическая эффективность производства конгломерата и конструк­ций из него. При сравнении же экономической эффективности по­следняя тем больше, чем выше разность между П₁ и П₂, умноженная на объем выпускаемой продукции заводом в год (А), т. е. А(П₁ – П₂) где П₁ — приведенные затраты конгломерата неоптимальной струк­туры и П₂ — то же, при оптимальной структуре конгломерата.

Если в обоих случаях (оптимальной и неоптимальной структур данного конгломерата) слагаемое ЕК в формуле (3.17) является величиной постоянной, то экономическая эффективность ЭЭ выра­зится:

ЭЭ = A(C₁ – Э₁) – (С₂ + Э₂),

где C₁ и Э₁ относятся к неоптимальным, а С₂ и Э₂ структурам конгломерата.

Величины себестоимости продукции (С) функционально связаны в основном с амортизацией основных фондов, стоимостью сырья, затратами энергии, топлива и др. В данном случае при сравнении себестоимостей C₁ и С₂ основное значение имеет стоимость затрачи­ваемых материалов, в первую очередь вяжущих веществ как наибо­лее дорогих компонентов. Другие факторы, влияющие на величину себестоимости, или практически остаются постоянными при сравне­нии C₁ и С₂, или непосредственно связаны с расходом и стоимостью материалов, например стоимостью сырья. Очевидно, что чем ниже оказывается расход и стоимость применяемых материалов, тем ниже расход и стоимость сырья, на основе которого вырабатывают­ся эти материалы.

Между тем анализ показывает, что наиболее экономными со­ставами по расходу вяжущих веществ являются оптимальные, при которых конгломерат удовлетворяет закону створа. На рис. 3.16 по­казаны один оптимальный в точке Н и ряд неоптимальных в точках А, В, С, Д, Е составов конгломерата, изготовляемого из принятых материалов — вяжущего вещества и заполнителей и при принятой технологии. Независимо от структур во всех указанных точках со­ставы удовлетворяют величине заданного свойства, например пре­делу прочности при сжатии (R_тр). Однако составы отличаются тем, что в точке Я содержится наи­меньшее количество вяжущей части и вяжущего вещества. Пола­гая, что вяжущая часть дороже заполняющей, очевидно, что и се­бестоимость C₁ при принятых выше условиях больше себестои­мости С₂, причем разность между ними быстро возрастает по мере удаления принятого состава от состава в точке Я. Аналогичное явление характерно при любых других свойствах, принятых в ка­честве критериев для оценки качества конгломерата.

Величины эксплуатационно-ремонтных расходов (Э) обусловле­ны в первую очередь долговечностью и надежностью материала в конструкций. Чем выше долговечность и надежность конгломерата, тем реже требуются ремонтные работы и ниже будут эксплуатаци­онные расходы на поддержание конструкции в нормальном состоя­нии.

Между тем из рис. 3.16 видно, что структуры конгломерата в точках А, В, Е характеризуются дискретностью вяжущей прослойки и повышенной пористостью, вызванной недоуплотненностью конг­ломерата. То и другое всегда приводит к преждевременному разру­шению структуры, особенно под влиянием циклического заморажи­вания материала, насыщающегося водой. В тех случаях, когда требуется повышенная пористость конгломерата (снижение массы конструкции, повышение теплозащитных качеств и т. п.), целесооб­разно сохранять оптимальную плотную структуру, но использовать легкие пористые заполнители, поризовать вяжущую часть и даже иногда повышать содержание жидкой среды в пределах оптималь­ной структуры или, наоборот, вводить в смесь пластификатор (суперпластификатор) с тем, чтобы сократить расход жидкостной среды. Следовательно, в точке Н структура обеспечивает наибольшую долговечность конгломерата, наименьшие эксплуатационно-ремонтные расходы по сравнению со структурой в точках А, В, Е. В точках С, Д, L структуры конгломерата характеризуются повышенной пористостью за счет испарения части жидкой среды в эксплуатационный период или частичного синерезиса с выпотеванием на поверхности изделий или конструкций. Повышенное отношение с/ф способствует появлению и развитию пластических деформаций, ускоряя потребность в ремонтных работах и дополнительных эксплуатационных расходах.

Таким образом, анализ показывает, что при неоптимальных структурах значения С₁ и Э₁ растут тем быстрее и в больших размеpax, чем дальше отстоит структура конгломерата от оптимальной Значения же С₂ и Э₂ всегда ниже, чем обеспечивается определенная экономическая эффективность при оптимальных структурах конг­ломерата. Однако следует учитывать, что при стоимости вяжущих веществ ниже стоимости заполнителя величина ЭЭ также несколько уменьшается, что может быть установлено только с помощью конк­ретных расчетных данных.

Выше, при сравнении приведенных затрат, было принято что слагаемое ЕК в формуле (3.17) является величиной постоянной при оптимальной и неоптимальной структурах материала. Однако в ре­альных условиях оптимальные структуры могут оказать положите­льное влияние на рост производительности завода и увеличение вы­пуска продукции в единицу времени. Это вызовет снижение удельных капиталовложений в заводское производство конгломера­та, а поэтому уменьшатся и приведенные затраты, возрастет соответственно экономическая эффективность.

На основании изложенного становится ясным, почему показа­тель наибольшей экономической эффективности размещается в виде экстремума в общем створе технических (строительно-эксплуатаци­онных) свойств конгломерата оптимальной структуры. Комплекс экстремумов технических свойств становится как бы взаимно свя­занным с максимумом экономической эффективности, и в этом за­ключается одно из существенных достоинств оптимальных структур в строительном материаловедении.