Введение к работе
Актуальность. Энерго- и ресурсосбережение является генеральным направлением современной технической политики РФ в области строительства. В комплексе мер по эт^госбережению большое значение имеет повышение теплозащиты ограждающих конструкций зданий. Из общего объема потребляемой ими энергии, составляющего около 43% всей вырабатываемой тепловой энергии, 90% идет на отопление, 8% - на производство строительных материалов и изделий и 2% - на строительство, что в 2...2,5 раза превышает ее потребление в западноевропейских странах, в первую очередь за счет меньшего термического сопротивления ограждающих конструкций и больших теплопотерь. Для уменьшения неоправданно большого энергопотребления зданий и. учитывая высокую стоимость энергоносителей, правительствами России, Москвы и Минстроем РФ разработаны комплексные научно-технические программы энергосбережения в строительстве. В частности, постановлением Минстроя РФ №18-81 от 11.08.1995 г. утверждены и введены в действие с 1.09.1995 г. новые нормативы по теплозащите зданий (изменение №3 СНиП 11-3-79" "Строительная теплотехника"). Они предусматривают поэтапное (до и после 2000 г.) снижение их энергопотребления на 20...40% за счет, в частности, увеличения в 1,5...3,5 раза сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Чтобы его обеспечить пришлось бы в два и более раз увеличить толщину наружных стен, что неприемлемо. В московских нормах МГСН 2.01-94 прямо сказано, что толщина наружных стен не должна превышать требуемую по несущей способности. Поэтому основным направлением повышения энергоэффективности ограждающих конструкций зданий является разработка легких и облегченных материалов и конструкций. К ним могут быть от-несены;как показывает мировой и частично отечественный опыт, слоистые ограждения с констрзтетивным слоем из традиционных материалов в сочетании с эффективным утеплителем из минераловатных и пенополи-стирольных плит, а также однослойные из ячеистого бетона средней плотности < 700 кг/м3, обладающие повышенной теплотехнической однородностью и пожарной безопасностью. Стоимость в деле тех и других v в сборном варианте примерно одинакова, а мелкоштучном - меньше из ячеистого бетона. Несмотря на это, стоимость мелкоштучных изделий (стеновых блоков и перегородочных плит) из автоклавного ячеистого бетона достаточно высока (до 580...600 тыс. руб./м3, например, в Москве Московской области и до 430...450 тыс. руб./м3 - в Самаре), чтобы сни-
-4-зить стоимость жилищного строительства до цены, доступной большинству населения, как того требует новый этап реализации государственной целевой программы "Жилище". Это связано с повышенной эиерго- , металло- и фондоемкостью автоклавного производства, малой рентабельностью и дальними перевозками готовой продукции.
Потенциально требованиям энергоматериальной и экономической эффективности огвечают изделия из неавтоклавного ячеистого бетона, о чем свидетельствуют исследования и практический опыт их производства и применения в строительстве в разных регионах России и бывших союзных среднеазиатских республиках.
Однако достигнутые в большинстве случаев качественные показатели неавтоклавного ячеистого бетона не удовлетворяют современным требованиям. Средняя его плотность, как правило, выше 900 кг/м3, велика усадка, недостаточна прочность. Производство его до сих пор базируется на слабой, часто кустарной или приспособленной базе, не обеспечивающей надлежащего качества и стабильности продукции, как при автоклавном производстве на предприятиях зарубежных фирм Itong, Hebel, Siporex.
Исходя из сказанного можно сформулировать следующие гипотетические условия, необходимые для реализации потенциально эффективных производственных и потребительских свойств неавтоклавного ячеистого бетона в ограждающих конструкциях нового поколения:
-
Повысить качественные показатели неавтоклавного ячеистого бетона и изделий на его основе до образцового уровня;
-
Разработать с учетом имеющихся научных достижений надежную безотходную и экологически чистую технологию стеновых блоков и перегородочных плиг из неавтоклавного ячеистого бетона;
-
Разработать на современном научно-техническом уровне производственную базу неавтоклавного ячеистого бетона рациональной мощности с минимальными сроками окупаемости капвложений;
-
При оценке технического уровня неавтоклавного ячеистого бетона и разработке его нормативной базы следует учитывать изменение свойств неавтоклавного ячеистого бетона во времени.
Перечисленные условия определяют цель, направление и содержание исследований диссертации, которые представляют собой пилотную разработку показательного производства изделий из неавтоклавного ячеистого бетона нового поколения.
1 ема диссертации связана с Федеральной и Московской программами: "Основные направления энергетической политики России на период до 2010 г." (Указ Президента от 07.05.1995 г.); "Энергоэффективность в строительстве" (Постановление Минстроя РФ от 22.12.1993 г.); "Об основных направлениях энергосбережения в Москве на период до 1995 г." (Постановление правительства Москвы от 27.10.1992 г.), а также программой "Стройпрогресс" и тематическим направлением НИР МГСУ.
Цель и задача работы. Целью работы является - повышение качества и эффективности неавготславного производства стеновых блоков и перегородочных плит из ячеистого бетона, обеспечивающих расширение их производства в регионах России, снижение стоимости строительства и энергопотребления зданий.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
-
Оценить технико-экономическую эффективность применения ячеистого бетона в ограждающих конструкциях нового поколения с повышенными теплозащитными свойствами;
-
Обосновать целесообразность технологической диверсификации производства ячеистого бетона;
-
Разработать функциональные требования и технологическую схему производства, обеспечивающие получешіе неавтоклавного ячеистого бетона и изделий на его основе с повышенными качественными показателями;
-
Разработать технологические параметры производства неавтоклавного ячеистого бетона, изучить его структуру и свойства и оценить их влияние на теплотехнические показатели ячеистого бетона в связи с существующими методами определения их по СНиП ІІ-3-79* ;
-
Разработать технологический регламент и задание на проектирование неавтоклавного производства стеновых блоков и перегородочных плит с их шлифовкой, калибровкой и упаковкой в полиэтиленовую пленку;
-
Разработать проектную документацию и определить исходя из нее технико-экономическую эффективность неавтоклавного производства стеновых блоков в сравнении с автоклавным;
-
Разработать макет неавтоклавного производства стеновых блоков и перегородочных плит.
Научная новизна.
выявлена технико-экономическая эффективность применения ячеистого бетона в ограждающих конструкциях нового поколения с повышенными теплозащитными свойствами;
обоснована целесообразность технологической диверсификации производства ячеистого бетона на современной научно-технической основе, означающей демонополизацию автоклавного производства и ценообразования, расширение выпуска и повышение качества неавто-клавпого ячеистого бетона до образцового уровня; снижение его стоимости и широкое применение в ограждающих конструкциях;
выявлен на основании анализа механических, теплотехнических и акустических требований к ограждениям предел снижения средней плотности ячеистого бетона в однослойных наружных стенах - 500 кг/м3;
разработаны функциональные требования к неавтоклавному ячеистому бетону, его технологии и изделиям на его основе, обеспечивающие достижение повышенного технического уровня и стабильности продукции;
выявлена эффективность совместного помола цемента и песка до пониженной удельной поверхности молотой смеси - около 300 м2/кг;
разработаны математические модели требуемой прочности исходного раствора для изготовления ячеистого бетона заданного класса при фактической однородности прочности и Б/Т и оптимальные составы растворов при разной дисперсности молотой смеси;
проявлена связь прочности исходного раствора и ячеистого бетона на его основе на стадии изготовления и структурных изменений цементного камня со свойствами ячеистого бетона при его дальнейшем твердении;
выявлена пониженная сорбционная влажность и теплопроводность неавтоклавного ячеистого бетона по сравнению с автоклавным и обоснован выбор тепло физических показателей ячеистого бетона по группе А СНиП II-3-79* ;
разработаны технологический регламент и техническое задание на проектирование показательного неавтоклавного производства стеновых блоков и перегородочных плит из ячеистого бетона с повышенными качественными показателями;
выявлена высокая экономическая эффективность производства и применения стеновых блоков из неавтоклавного ячеистого бетона в ограждающих конструкциях нового поколения.
-7- '.
Практическое значение. Разработаны научно-производственные основы повышения качества и эффективности неавтоклавного ячеистого бетона и изделии из него, обеспечивающие их конкурентноспособность по сравнению с другими материалами в ограждающих конструкциях. Созданы предпосылки для технологической диверсификации производства ячеистого бетона, означающей демонополизацию автоклавного производства и ценообразования, сокращение малорентабельного производства мелкоштучных неармированных изделий; создание в регионах России и странах СНГ технически оснащенных предприятий неавтоклавного ячеистого бетона средней мощности со сроками окупаемости капвложений - 1,5...2 года; значительное, в 1,5...2 раза, снижение энергоемкости и стоимости выпускаемой продукции, что отвечает требованиям нового этапа реализации государственной целевой программы "Жилище". Однослойные ограждения из неавтоклавного ячеистого бетона по энергоматериальной эффективности не уступают слоистым с эффективным утеплителем..
Наглядные результаты исследований и разработок по теплозащите ограждающих конструкций и неавтоклавному производству стеновых блоков и перегородочных плит могут использоваться в учебном процессе.
Внедрение результатов. Разработана проектная документация технологического комплекса по производству стеновых блоков и перегородочных плит из неавтоклавного ячеистого бетона средней плотности 600...700 кг/м3 мощностью 35,64 тыс. м3 в год. Сделан расчет экономической эффективности производства стеновых блоков по проекту. Составлены сметы на строительно-монтажные работы и технологическое оборудование. Все предусмотренное проектное оборудование изготовлено и хранится на базе заказчика. Начато освоение отведенной под строительство комплекса площадки.
Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на Международном симпозиуме "Экологическое строительство и образование" в рамках Первой Международной выставки-ярмарки "Стройэкология - 94" в Москве; Юбилейной научно-технической конференции МГСУ, посвященной 75-и летию МИСИ-МГСУ в апреле 1996 г.; на кафедре строительных материалов МГСУ в 1996 г.
По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ в центральных отраслевых журналах.
На защиту диссертации выносятся:
обоснование технико-экономической эффективности применения ячеистого бетона в ограждающих конструкциях зданий нового поколения и целесообразности технологической диверсификации производства ячеистого бетона при изготовлении стеновых блоков и перегородочных плит;
функциональные требования и схема производства, обеспечивающие получение неавтоклавного ячеистого бетона и изделий на его основе с повышенными качественными показателями и защитным покрытием;
результаты теоретических и экспериментальных исследований по формированию структуры неавтоклавного ячеистого бетона многокомпонентного состава на базе цемента и песка и его технологии в соответствии с предложенной схемой производства; динамики изменения прочности и фазового состава гидратных соединений ячеистого бетона в разные сроки его твердения после пропаривания;
результаты сравнительных исследований сорбционной влажности и теплопроводности автоклавного и неавтоклавного ячеистого бетона и обоснование выбора теплотехнических показателей ячеистого бетона по группе А СНиП 11-3-19" ;
практическое освоение результатов исследований и технико-экономическая оценка эффективности неавтоклавного производства стеновых блоков и перегородочных плит по выполненным разработкам.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 8 глав, вьюодов, списка литературы из 126 наименований и одного приложения; изложена на 126 стр. машинописного текста и иллюстрирована 24 рисунками и 27 таблицами.
Похожие диссертации на Повышение качества и эффективности производства стеновых блоков из неавтоклавного ячеистого бетона
