Технико–экономический анализ и принципы управления технологическим процессом производства железобетонных изделий

      В настоящее время разработан целый ряд методов электротермообработки бетона при изготовлении сборных железобетонных изделий на заводах. Одним из наиболее экономичных (с точки зрения затрат энергии) способов электротермообработки бетона является способ электропрогрева или электродного прогрева, т.е. включение бетона в электрическую цепь как бы в качестве проводника. При этом электрическая энергия превращается в тепловую непосредственно в самом бетоне ,что сводит к минимуму всякого рода потери. В зависимости от мощности электрического тока можно нагреть бетон до температуры 100 градусов, причем за любой промежуток времени - от нескольких минут до нескольких часов. Таким образом, появились широкие возможности выбирать оптимальные режимы термообработки изделий и благодаря этому обеспечить высокую производительность технологических линий.

      В последние годы за рубежом  широко рекламируется метод предварительного  разогрева бетонных смесей непосредственно  в смесителях с помощью пара: в смеситель загружаются заполнители  и цемент и в процессе их  перемешивания подается пар. Нагревая бетонную смесь, пар охлаждается и конденсируется. Количество поедаемого пара рассчитывается таким образом, чтобы после его полной конденсации водоцементное соотношение бетона соответствовало проектному. В смесителе бетонная смесь нагревается до температуры не более 60 градусов, после чего подается к месту формования из-делий.

    Технологии  экономии цемента

      Цемент - один из наиболее широко применяемых, важных и дефицитных строительных материалов, и хотя в нашей стране ежегодно выпускается достаточное количество цемента, его нехватка постоянно ощущается. Причина не только в том, что масштабы строительства огромны - в большей степени дефицит цемента зависит от его излишнего расхода при приготовление бетонов и растворов, от сверхнормативных его потерь при транспортировке и хранении.

      Одна из главных причин перерасхода цемента - необеспеченность высококачественными заполнителями и потеря им активности при неудовлетворительном хранении. Высокоактивные цементы при хранении в открытом виде (не в герметичной таре) быстро вступают в реакцию с содержащейся в воздухе влагой, в результате чего их марка снижается..

      Неудовлетворенно обстоит дело и с транспортированием цемента. Перевозка цемента в крытых вагонах, навалом приводит при его разгрузке и перегрузке к значительным потерям. К тому времени, когда цемент дойдет до смесителя, потери его превышают нормативные (равные 1%)в несколько раз.

      Специалисты считают, что можно  сократить расход цемента (и  при этом повысить качество  и долговечность конструкций), если  приготовлять бетон из чистых  фракционированных заполнителей. Организация производства таких заполнителей потребует значительных капиталовложений, но для народного хозяйства это значительно выгоднее по сравнению с затратами на ремонты и замену железобетонных конструкций, часто выходящих из строя значительно раньше сроков, на которые рассчитана их эксплуатация. В зарубежной строительной практике ни одна фирма не производит бетон на заполнителях одной фракции 5-20 мм. Например, в Финляндии он готовится на четырех фракциях чистого крупного заполнителя и двух фракциях -мелкого. При этом однородность выпускаемого бетона настолько высока, что его прочность определяется по испытанию одного образца: фирма, производящая бетон, гарантирует его марочную прочность.

      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,котороая 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 помол 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. На месте его можно помолоть и всегда иметь свежий цемент высокой активности.

      Имеются и другие пути экономии  цемента - применение высоко-качественных  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.

    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 об 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 высо-кое  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 (мель-мент 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 авто бетоновоз, води-ель по телефону сообщает оператору свои данные: какая смесь и в каком количестве ему нужна, название фирмы-потребителя и т.п. Опе-ратор вводит в компьютер необходимые данные, после чего автоматически включаются дозаторы и смесители. Авто бетоновоз 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.

    Гибкость  производства железобетонных изделий заключается в наличии разных форм , отличающихся размерами , формами и конфигурации

    Возможность производить текущие и самоуплотняющиеся  виды бетонов в оптимальных и  стабильных производственных условиях без дополнительных затрат;

    ―  Сокращение длительности замеса;

    ―  Возможность гибкой работы с цветными добавками в бетон (добавление красящих веществ осуществляется непосредственно  в суспензию;

    ―  Возможность постепенного интегрирования в производство по мере расширения производственных мощностей (относится  к заводу по производству ЖБИ).

    Добавки модифицирующие раствор (воздухововлекающие добавки) Качество промышленного бетона определяется его особыми свойствами, среди которых необходимо отметить водонепроницаемость, морозостойкость, повышенную прочность и др. В стремлении получить высококачественный бетон добавки играют необычайно важную роль. Добавки для бетона дают возможность снизить водопотребность бетонного раствора, одновременно повышая его удобоукладываемость и прочностные характеристики. Достигается это различными способами. При приготовлении смеси может вноситься добавка, пластифицирующая бетонный раствор. Это позволяет создавать хорошо уплотняющийся бетон. Кроме того, добавки в раствор могут способствовать увеличению воздухопоглощения бетона — это, так называемые, воздухововлекающие добавки. Гидробофные добавки в цемент повышают сроки его хранения, и в то же время, подобные добавки в раствор бетона способствуют достижению меньшего водоцементного отношения, и, как следствие, улучшают некоторые качества бетона.  

    В общем и целом, различные присадки в бетон благоприятствуют процессу строительства, позволяя значительно  удешевлять технологию получения промышленного  бетона, обладающего требуемыми свойствами. К примеру, специально подобранные  добавки для бетона помогают снизить  расход вяжущего при приготовлении  бетонной смеси. В основном, добавки  в раствор тем или иным образом  уменьшают его водосодержание, и, соответственно, для изготовления бетона с заданными свойствами требуется  меньшее количество вяжущего на тот  же объем.