Техноекологія індустрії будівництва.

В отрасли сосредоточено производство основных строительных мате­риалов - цемента и других вяжущих, стеновых материалов, асбесто цемент­ных изделий, строительной керамики, теп ло- и звукоизоляционных материа­лов, строительного и технического сырья, нерудных строи-тельных материа­лов и др. В последние годы по сравнению с прошлыми в промышленности строи­тельных материалов снизилось производство продукции почти во всех ре­гионах Украины в связи с уменьшением объемов производст­венно-технического и жилищного строительства. Промышленность строительных материалов использует и попутные продукты других отраслей промышленности (черной и цветной металлургии, тепловых электростанций, химической промышленности и др.), применяе­мые в качестве ценного исходного сырья для производства высококачест­венных строительных материалов, изделий и конструкций, чем оказывает положительное влияние на экономику предприятий различных отраслей и весьма ощутимо снижает вредное воздействие промышленности на окру­жающую среду. Переработка отходов позво яет высвободить дефицитные земельные угодья, отводимые под отвалы, и весьма существенно уменьшить загрязне­ния природной среды. На сегодняшний день разработаны и внедряются тех­нологии использования отходов гипсового производства легких бетонов. При этом получают распространение технологии безавтоклавного производ­ства крупных блоков и других стеновых материалов, что существенно сни­жает энергоемкость производства и тепловое загрязнение окружающей среды.

Промышленность строительных материалов - важная составная часть материально-техни- ческой базы строительства Развитие производства строительных материалов в значительной ме ре обуславливает и объемы капитального строительства и его прогресс. Область базируется на значительных местных сырьевых ресурсах (каменные строительные материалы, извест-няки, глины и др.). Производство строительных материалов есть одной из областей тяжелой промышленности и важнейшей составной частью строительного комплекса.Промышленность строительных материалов имеет многоотраслевой характер. Она объединяет области добыва- ющей промышленности (естественный камень и нерудные материалы); перерабатывающей промышленности (асбестоцементные изделия, сборный железобетон и др.); смешанные подотрасли, которые объединяют добывание и переработку сырья и материалов. Специфику про- мышленности строительных материалов определяет еще и такая ее особенность, как взаимозаменяемость продукции. Основной продукцией промышленности строительных материалов в Украине есть быстротвердеющий, декоративный и прочие виды цемента, крупногабаритные волнообразные и плоские асбестоцементные плиты, асбестоцементные трубы, цветные керамические плитки, керамическая сантехника, теплозащитное, профильное и отделочное стекло, стеклоблоки, детали из плотного и пористого силикатного бетона, тепло- и звукоизоляционные материалы, полимерные стройматериалы и др.

Главные области производства строительных материалов - цементная промышленность и производство строительных конструкций и деталей Цементная промышленность - одна из важнейших областей промышленности строительных материалов, предприятия которой изготовляют разные виды цемента - "хлеба" строительной индустрии. Цемент - это тонкоизмельченный порошок искусственной неорганического вяжущего вещества, изготовленной из известнякового сырья (известняк, мергель). При смеси с водой (водными растворами солей и другими жидкостями) он сначала уплотняется, а потом твердеет, соединяет заполнители или камень. Его используют наибольшее в производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций, для изготовления строительных растворов.

Промышленность строительных конструкций и деталей объединяет предприятия по производству сборного железобетона, строительных металлических конструкций и столярных из-делий, которые, как правило, тяготеют к большим промышленным центрам и узлам, населенным пунктамв с значительными объемами жилого и капитального строительства.

В строительстве также используется продукция и других областей промышленности: стеклян-ной и фарфорово-фаянсовой (оконное стекло), химической промышленности (полиэтиленовая пленка). Строительная база – одна из наиболее капиталоемких, дифференцированных за уров-нем элементов производственной инфраструктурой,ее влияние и определение темпов,масшта-бов размещения производства в многих случаях является решающей. Она объединяет строите льные организации, монтажные, специализированные организации. Развитие строительной ин дустрии зависит от объемов и темпов развития ряда областей промышленности, черной метал лургии, машиностроение, энергетики, промышленности строительных материалов, деревообрабатывающей промышленности и других, что обуславливает сложные межотраслевые связи капитального строительства.

География. Основные показатели. Размещение предприятий строительных материалов и строительной индустрии имеет свои особенности:

1) тяготение к источникам сырья в связи с его значительными затратами при производстве продукции (цементные, гипсовые, нерудные и прочие предприятия);

2) тяготение к районам потребления (заводы сборного железобетона, растворов и др.).

Производство строительных материалов объединяет несколько тысяч предприятий, расположенных во всех областях Украины. Так, центры производства продукции цементной и стеклянной промышленности, а также промышленности строительной керамики сориентированы на сырьевые районы.

Цементная промышленность в особенности развита в Донецко-Приднепровском экономическом районе (Донецкая область, Кривой Рог и Днепродзержинск Днепропетровской области). В Юго-Западном экономическом регионе производство цемента в основному сосредоточенно в Львовской и Ровенской областях. В этой промышленности созданные такие новые центры - Балаклея (Харьковская область), Каменец-Подольский (Хмельницкая область), Ольшанськое (Николаевская область).

Если брать производство строительной керамики, то в Украине действуют большие механизированные предприятия в Донецкой, Харьковской, Львовской и Хмельницкой областях.

В Украине работают 37 заводов стеклянной промышленности. Мощнейшие из них расположенные в городах Константиновке, Лисичанске, Львове, Херсоне, Керчи, Одессе, пгт. Буч (Киевская область).

Заводы промышленности стеновых материалов расположенные в таких городах:

• производство глиняного кирпича - Ирпень (Киевская область), Запорожье, Полтава;

• производство силикатного кирпича - Херсон, Днепропетровск, Кривой Рог, Черкассы, Чер нигов, Красный Лиман (Донецка область), Триполье (Киевская область), Ладыжин (Винницкая область), Развадовое (Львовская область);

• заводы силикатных изделий - Сумы, Николаев, Белгород-Днестровский (Одесская область), Славута (Хмельницкая область).

Производства промышленности нерудных строительных материалов расположенны в многих районах страны. Основные из них находятся в Запорожье, Житомире, Кривом Роге, Киеве, Днепропетровске, Донецке, Гнивани, Коростени, Кременчуге, Хусте и др.

Теперь перейдем к вопросу основных показателей. Здесь имеется в виду современное состояние области и прогнозные оценки его развития. Резкий спад инвестиционной деятельности от рицательно повлиял на работу промышленности строительных материалов и спрос на ее продукцию. За 1991-1997 гг. объем товарной продукции области сократился в 4,4 раза, производство железобетона - в 9,7, цемента - в 4,5, стеновых материалов - в 5,6 раза. Предприятия отрасли много лет работали практически на износ, что в условиях экономического кризиса поставило их на границу развала. Повышение цен на энергоносители и тарифов на грузоперевозку, а так же высокое налоговое давление вызвали возрастание стоимости продукции области и как следствие, спад конкурентоспособности. Решение проблем области осложненное чрезвычайно низким техническим уровнем многих ее предприятий. Чрезмерный износ основных фондов присводит к аварийному состоянию многих кирпичных и цементных заводов и других предприятиях промышленности строительных материалов, резкого снижение уровня использования мощностей, падение престижности профессии строителя На рынке постоянно присутствует неконкурентная продукция, которая вырабатывается по старым технологиям на ста рой оснастке. В первую очередь это касается энергоемких стройматериалов железобетонного кирпича, цемента и других материалов и конструкций, которыми сейчас перенасыщенный ры нок Одной из наиболее энергоемких областей промышленности стройматериалов - цементное производство, где затраты на топливо и электроэнергию составляют почти половину себестои мости его производства.В связи с дефицитом топлива и ростом цен на энергоносители реконст-рукция цементной промышленности является одной из первоочередных. Существует на относительно дешевые нетрадиционные строительные материалы, которые имеют высокие потребительские свойства (например, изделия из пористых и ноздреватих бетонов, материалы из золошлаковых отходов), повышается спрос также на престижные и дорогие материалы для индивидуального и офисного строитель ства (черепица, высококачественный керамический фаянс, столярные изделия, отделочные материалы предметы быта, а также системы автоном-ного жизнеобеспечения усадеб и офисов, включая автономные системы отопления кондиционирования, водоснабжение и канализации)

Потенциальный спрос на нетрадиционные и высококачественные материалы сейчас имеет тен денцию к возрастанию. Начиная с 1996 года, прогнозируется постепенное наращивание объе- мов производства строительных материалов, конструкций, деталей и предметов быта. Это связа- но с оживлением инвестиционной деятельности в стране, необходимостью структурной и тех нологической перестройки практически всех областей национальной экономики.До 2015 г. то- варную продукцию промышленности строительных материалов прогнозируется увеличить в сравнении с 1997 годом в 3,3-3,4 раза, что на несколько выше темпов роста строительно-мон-тажных работ. Это связано с необходимостью опережающего развития этой отрасли, повыше-ние технического уровня предприятий и качества продукции этой инвестиционно-обеспеченной отрасли. Состоятся также значительные изменения в структуре стеновых материалов. В общем их объеме возрастет удельный вес изделий из легких, пористых и ноздреватих, многослойных эффективных панелей типа «сендвич» и т.п.

Сырье для строительных материалов - полезные ископаемые.

• магнезит МgСО, месторождения в Челябинской (Cатка) и Оренбургской (Хамировское) областях;

• доломит СаСО, МgСО - Донбасс, Поволжье Ленинградская область, Сибирь, Кавказ,

• месторождения бокситов на Кольском полуострове, Урале, Кавказе, в Сибири и Донбассе;

• кварцевый песок - месторождения в Московской, Ленинградской, Воронежской, Донецкой, Волынской, Иркутской областях;

• кремний - Московская, Ивановская, Донецка и Волынская области,

• полевые шпаты добывают в Карелы, Сибири, Донецкой и Волынской областях

• месторождения огнеупорных глин - Латненское (Воронежская обл. ), Часовъярское (Донецкая обл.), Боровицкое (Новгородская обл. ) Белкешское, Богдановское и Бускульское (Екатеринбургская обл.);

• кварциты добывают в Донбассе на Урале и в Житомирской области;

• силлиманит - на Урале и в некоторых регионах Украины;

• фосфатные руды - на территории Украины добываются фосфориты - на Волино-Подолье, Приднестровье, Днепровско-Донецкой впадине, Ивано-Франковской обл. (Незвиское) и Сумской обл. (Кролевецкое);

• огнестойкие глины концентрируются на Донбассе (Часовъярское, Новорайское) и Приднепровье (Поволжское, Пятихатское, Кировоградское);

• бентонитовые глины- Закарпатская, Львовская, Тернопольская, Донецкая области и Крым;

• формовочные пески аллювиального и морского происхождения имеютсят в Харьковской, Донецкой, Запорожской и др.областях.

Украина практически полностью обеспеченная сырьем для производства строительных материалов. Как цементное сырье используются карбонатные породы (известняки, мел, мергели), гипсы и глины, которые встречаются практически на всей территории Украины, но наибольшее - в Донецкой,Харьковской,Львовской, Ровенской, Хмельницкой, Черниговской, Ива-но-Франковской областях и в Крыму. Глины, суглинки,глинистые сланцы и мергели, которые пригодны для производства кирпича и черепицы, распространены практически на всей территории Украины (кроме Карпат и Крыма). Разведанные запасы кварцевых песков составляют 220 млрд. т и сконцентрированные в 24 районах. Кроме сырья, которое нужно обрабатывать, в Украине находятся очень богатые залежи строительного камня (близко 8 млрд. м³ разведанных запасов) и качественного облицовочного (свыше 280 млн. м³).

Строительный кирпич

Для производства кирпича используются в основному глины средней пластичности, которые содержат до 45-50% песка без больших включений извести и камня. Кирпичные глины содер жат 53-81% SіО₂, 7-23% А1₂0₃, 2,5-8,0% Fе₂0₃, 0,7-13,8% СаО, 0,5-2,0% МgО. Потери при про каливании этой глины 3,3-13,3%, ее линейная усадка при сушке 5-12%, линейная усадка при обжиге при 1000°С 5-9%; водопоглощение после обжига при 1000°С - 8-20%.

Добытая в карьере и доставленная на завод глина поддается обработке. При этом распадается ее естественная структура, она равномерно перемешивается с добавками, увлажняется к состоянию однородного рабочего теста.

Теперь приведем средние нормы затрат сырья на 1000 штук кирпича:

• глиняный кирпич - обычный пластического формирования - 2.5 м³;

• обычный вакуумированый - 2,75 м³;

• пустотный ( 40 %) - 1,5 м³;

Доза глины, песка, тырсы и других компонентов равномерно смешиваются и подаются в даль нейшие агрегаты. Рядом с выгрузным отверстием установлен валик с лопастями из металлической ткани, которые при вращении вала снимают массу с ленты в загрузочное отверстие и разбивает большие комья. Измельченное сырье обрабатывается на валковых дробилках, которые делятся на гладкие, дезинтеграторные, каменеотделительные и зубчатые. Дезинтеграторных валков. Они состоят из гладкого валка большого диаметра, ребристого валка маленького диаметра и приемной воронки для глины. Скорость вращения большого валка 50-60 об/мин., маленького валка 500-600 об/мин. Глина ударами ножей ребристого валка разрезается на части и проминается под действием сжимаемых усилий валков. Глина с каменистыми включения ми или масса поступает на бегуны мокрого помола, которые состоят из чаши с дырчатым дном и двух катков. Глина измельчается этими катками и продавливается через отверстие на дне чаши. В бегунах глина выдерживает сжимаемые погрузки, периодически попадает под каток. Производительность бегунов 10-28 т/ч и большее. Массу, которая прошла обработку на валковых дробилках, направляют на вальцы тонкого помола, после чего масса идет к глиноме шалки (корыто, в котором вращаются одних или два вала с лопастями). Глиномеалки имеют длину 3-4 м, их производительность обеспечивает выпуск 10 тыс. штук кирпича на час. Масса в глиномешалке увлажняется водой или паром. Вследствие увлажнения глины паром повыша ется способность массы к формированию и улучшаются сушильные качества сырца. На пароувлажнение 1000 шт. расходуется близко 100 кг пара с давлением 0,5 атм. В кирпичном произ водстве также используют песок, шамот или дегидратированную глину. Дегидратированную глину получают в вращающихся печах, нагревая и до 600°С. Вигорающие примеси - это тырса и шлаки. (Они составляют примерно 30% от объема). Формирование кирпича осуществляется на ленточных прессах при прессовом давлении 2-5 кг/см². Масса загружается в приемочную воронку пресса. В цилиндре продолжается обработка массы. В головке и мундштуке мас са уплотняется. Мундштук имеет форму срезанной пирамиды Размер выходного отверстия мундштука учитывается усадку сырца при сушке и обжиге. Производительность ленточного пресса составляет 4-5 тыс. штук кирпича в час. Для улучшения формовых свойств массы из нее удаляют воздух, то есть подвергают вакуумированию, которое обеспечивает более прочное соединение частиц глины между собою. После этого в массе остается около 1% воздуха. Производительность вакуумных ленточных прессов - от 5 до 10 тыс. штук кирпича в час и больше. Выходя из ленточного пресса, глиняный брус разрезается на отдельные кирпичины с помощью полуавтоматических или автоматических резальных станков. Потом происходит процесс сушки. В этом процессе вода переходит из жидкости в пар и идет в окружающую среду. Естественная сушка изделий на воздухе, которое происходит по счет тепловой энергии солнца, дешевле, но за счет тепла, полученного в сушилках, эффективнее.

В процессе подготовки сырца на кирпичных заводах в выбросах выде­ляется пыль глины и дре весные опилки, которые относятся к IV классу опас­ности и контролируются с периодичностью один раз в квартал. В сушильных камерах и обжиговых печах при термической обработке сыр ца в зависимости от вида сжигаемого топлива в атмосферу выделяются: оксиды серы, относя- щиеся к III классу опасности и подлежащие контролю один раз в месяц; оксиды углерода, отно сящиеся к IV классу опасности и подлежащие контролю один раз в квартал;фторид водорода - I класса опасности с периодичностью контроля один раз в 10 дней; хлорид водорода и оксиды азота, имеющие II класс опасности и периодичность контроля один раз в месяц. Сточ-ные воды завода содержат взвешенные вещества, нефтепродукты, используемые в технологическом процессе (смазка сырца, топливо, подъем­но-транспортные средства и т.п.), и поваренную соль. Эти вещества отно­сятся к IV классу опасности (поваренная соль - к III классу опасности) и подлежат контролю с периодичностью один раз в 10 дней.К недостаткам следует отнести использование большого количества воды, которая испаряется в атмосферу вместе с вредными газами.

Черепица. Для изготовления черепицы используют глины, которые отвечают таким требованиям: отсутствие включений гальки и известняка размером свыше 0,5 мм, достаточная плас-тичность массы, высокая спекаемость. Делится на штампованную, пазовую ленточную, простую ленточную и гребеневую. Технологическая схема производства черепицы (а также дренажных труб) аналогичная производству глиняного кирпича методом пластического формирования. Глину пропускают через ленточный пресс, брус, который выходит из него, разрезается на валюшки. Последние выдерживаются 3-5 суток в специальных камерах и потом направляются на формирование.Пазовая штампованная черепица прессуется на револьверном прессе, его производительность 600-700 шт./ч. Штампы, которые формируют нижнюю поверх ность черепицы, закреплены на барабане с горизонтальной осью. При его обороте на 1/5 часть окружности и опускании штемпеля, на котором закреплен верхний штамп, прессуется сырец. Его укладывают на рамку и подают цепным транспортером на сушку. Пазовая штампованная черепица прессуется в чугунных, стальных и гипсовых формах. Ленточная плоская и гребеневая черепицы формируются на ленточном вакуум-прессе. Сушка черепицы осуществляется в камерных и туннельных сушилках (до 36 часов). Обжигается черепица в кольцевых и туннель ных печах около 48 часов. Основной вид брака черепицы - это недопек и пережиг, которые получаются соответственно при недостаточной или повышенной температуре обжига.

Канализационные трубы. ГОСТ 286-84 определяет керамические канализационные трубы как водонепроницаемые керамические изделия из огнестойких тугоплавких глин, покрытых извне и внутри глазурью. Трубы имеют круглое сечение, диаметр 125-600 мм, толщину стенок 18-41 мм. Канализационные трубы изготовляются из огнестойких и тугоплавких глин, которые обжигаются при температуре около 1100-1180°С в большом интервале спекания (100 -120°С). Состав шихты для производства труб: 70-75% глины и 25-30% песка. Влажность мас сы при формировании составляет около 20 %. Формируют трубы на вертикальных винтовых трубных прессах, обычно с вакуумной камерой. Применение вакуум-прессов допускает использование массы с влажностью 17-18%. Изделия изготовляются из массы повышенной плот ности и механической прочности, которая разрешает осуществлять их нарезку и оправку непо средственно возле пресса. Часовая производительность пресса колеблется от 12 труб до 60 труб и зависит от их диаметра. Потом трубы подаются на сушку с влажностью 16-17%, а выходят оттуда с влажностью 4-5%. Продолжительность сушки 24-40 часов (в зависимости от диаметра труб). Температура теплоносителя достигает 200°С. Канализационные трубы глазируют на устройстве для механизированного глазирования. Используется глазурь, изготовленная на основе легкоплавких железосодержащих глин (затраты глазури около 3% от веса трубы). Глазурь на канализационных трубах должна быть водонепроницаемой. Труба и раструб на 1 м длины должны выдерживать внешнюю погрузку 2000-3000 кг; трубы должны выдержи вать гидравлическое давление не меньшее 2 атм. Кислотостойкость труб - не менее 90%; их водопоглощение для 1-го сорта не большее 9%, для 2-го сорта не большее 11%.

Плитки для полов. Для производства белых плиток используют дружковские глины, для жел тых - николаевские, для красных - никифоровские. При производстве черных, серых, голубых и других плиток к глине прибавляют красители:для черного цвета- двуокись титана,окись же- леза, окись марганца; для зеленого - окись хрома и прочие. На изготовление 1м² плитки разме ром 100 х 100 х 10 гг нужно близко 37 кг сырьевых материалов. Плитки для полов вырабатывают методом сухого прессования, подготовка массы ведется сухим и мокрым способами.При использовании природноокрашенных глин подготовка массы выполняется сухим способом: глина дробится на вальцах, сушится в сушильном барабане, поддается помолу в дезинтеграторе и рассеве на ситах. Применяется совмещенное сушение и помол глины. При подготовке

массы мокрым способом глина измельчается в дробилке и потом распускается в воде бассейна, оборудованного пропеллерной мешалкой, потом в мешалку подается тонкодробленый шпат и кварцевый песок.Из мешалки шликер перекачивают насосом в фильтр-пресс. Получен ная масса пропускается через коржерезку и подается на сушение в сушильные барабаны или в пневматические сушилки. Влажность высушенной массы составляет 6-7%. После сушки масса подается на бегуны и обрабатывается так же, как при сухом способе. Потом плитки прессуют из порошка с влажностью 6-12%. На гидравлических поршневых прессах прессования выполняется в два приема: сначала при давлении 40-50 атм, потом 300-350 атм. На мощных прессах од новременно прессуется до 12 плиток размером 100 х 100 мм. Производительность четырехколон ного пресса - 6 м²/ч. Плитки высушивают до остаточной влажности. Сушка происходит в тун нельных противоточных и в конвейерной сушилках. Продолжительность сушки в туннельных сушилках не более 20 часов, в конвейерных-не более 8 часов. Температура теплоносителя око ло 150°С Плотность загрузки сушилок - 2 м² плиток на 1 м³ полезного объема. Обжиг плиток выполняется в основном в туннельных и газокамерных печах. Плитки обжигаются в капселях - керамических огнестойких коробках разных размеров (вмещают до 50 плиток). Дно капсели посыплют песком, потом ставят на ребро 2 плитки,составляя их лицевыми сторонами; следую щая пара плиток отделяется от предшествующей шамотной прокладкой. Температура обжига плиток 1150-1250°С, цветные плитки выжигаются при более низкой температуре. После разгрузки капселей плитки вынимаются из них и сортируются.

Безклинкерные цементы. Доменные шлаки находят широкое использование при изготовлении шлаковых цементов. Использование доменных шлаков имеет большое народнохозяйственное значение, так как ежегодно они скапливаются в больших количествах - около 0,6-0,7 т на 1 тонну чугуна. Доменные шлаки содержат СаО, SіО₂, Fe₂О, (большее 90%). Для наиболее эффективного использования доменных шлаков при получении из них шлакового безклинкерного цемента необходимо осуществлять тонкий помол гранулированного шлака, который повышает прочность шлакового безклинкерного цемента и его химическую активность. Наиболее эффективными активизаторами твердение признаны: ангидрид,обожженный при 750°С, и доломит, обожженный при 1000-1100°С. Оптимальный состав шлакового цемента: 90% шлака, 5% ангидрида, 5% доломита. Его используют при строительстве подземных и наземных бетон ных и железобетонных сооружений и для строительных растворов. Существуют такие цементы, как: шлаковый, гипсо-шлаковый,шлаковый клинкерный и безклинкерный,известково-шла ковый, известковый, известково-зольный, известково-пуццолановый и др.

Недостатки при производстве цементов: весьма большая пыльность производственных помещений и близлежащей территории.

Бетонные плиты (столбики, стояки и др.). В специальных цехах изготовляют бетонные изделия. Сначала сваривают арматуру в соответствии с формовыми ящиками. Потом эту арматуру кладут в формовой ящик и заливают раствором. Через сутки, когда застынет раствор, по- лучают уже готовую плиту перекрытия или другие изделия.

Преимущества этого метода в том, что много отходов можно прибавить в раствор (лишние маленькие обрезки арматуры, битый кирпич).

Домостроительные комбинаты. Свою историю они ведут с 1960 года.