Технологии производства

ВВЕДЕНИЕ Научно-технический прогресс - это непрерывный процесс откры- имя новых знаний и применения их в общественном производс- тве,позволяющий по-новому соединять и комбинировать имеющиеся ресурсы в интересах увеличения выпуска высококачественных конеч- ных продуктов при наименьших зантратах. В широком смысле на любом уровне - от фирмы до национвльной экономики - под науно-техническим прогрессом подразумевается создание и внедрение новой техники,технологии,материалов,испозо- вание новых видов энергии,

а также появление ранее неизвестных методов организации и управления производством. Внедрение новой техники и технологии - это весьма сложный и противоречивый процесс.Принято считать,что совершенствование технических средств снижает трудозатраты,долю труда в стоимости единицы продукции.Однако в настоящее время трехнический прогресс дорожает,так как требует создания и применения все более доро- гостоящих станков,линий,роботов,средств компьютерного управле- нияповышенных

расходов на экологическую защиту.Все это отражает на увеличении доли затрат на амотризацию иобслуживание применяе- мых основных фондов всебестоимости продукции. Тем не менее конкурентоспособность фирмы или предприятия,их способность удержаться на рынке товаров и услуг зависит ,в пер- вую очередь,от восприимчивости производителей товаров к новинкам техники и технологии,позволяющим обеспечить выпуск и реализацию - 2 - высококачественных товаров при наиболее эффективном

использова- нии материальных ресурсов. Поэтому при выборе вариантов техники и технологии фирма или предприятие должны четко понимать,для решения каких задач - стратегических или тактических - предназначается приобретаемая и внедряемая техника. Роль науки в развитии современного общественного производства настолько возрастает,что ее все чаще считают производительной силой.Это происходит тогда,когда наука обосабливается в самосто- ятельную сферу деятельности с особым профессиональным составом работников,со своей специфической материально-

технической базой и конечной продукцией. От научно-технического потенциала страны во многом зависит и научно-производственный потенциал ее национальных фирм и предприятий,их способность обеспечивать высокий уровень и темпы НТП,их выживаемостьв услолвиях конкурентной борьбы.Научно-тех- нический потенциал страны создается как усилиями национальных научно-технических отрганизаций,так и использованием мировых достижений науки и техники.

Анализ и оценка этого потенциала позволяет сделать выводы об уровне экономического развития страны и ее отраслей,о степени ее научно-технической самостоятельности,о возможностях ее эконо- мического и научно-технического сотрудничества,т.е.во многом оп- ределяют характеристику и выбор страны-партнера в международных - 3 - экономических отношениях. Потенциальным подходом к понятию новая технологиядля конкретного производства является оценка возможности с ее по- мощью достичь в короткие сроки целей предприятия

или фирмы.Поэ- тому для какого-либо конкретного производства новой может быть технология и не самая прогрессивная,но позволяющая поднять про- изводительность труда и качество выпускаемой продукции на более высокий уровень. Строительство - одна из крупнейших отраслей народного хо- зяйства,в которой занято более 10 млн.человек - рабочих,ИТР,про- ектировщиков и ученых.Ежегодно вводя в строй десятки тысяч жи- лых,общественных и промышленных объектов,строительство относится

к крупным потребителям материальных ресурсов, и в первую очередь цемента,металла,лесоматериалов,топлива и элекроэнергии.Одной из важнейщиъ задач является экономное их расходование при произ- водстве строительных материалов и конструкций.Анализ нашего строительства,сопоставление его со строительством технически развитых стран дают основание полагать,что в отрасли имеются значительные резервы экономии всех видов ресурсов без сокращения объемов строительства и снижения его качества.

В последнее десятилетие проблема экономии ресурсов в строи- тельстве особенно обострилась и стала одной из причин долгост- роя,незавершенного строительства и его низкого качества.Сегодня для полного удовлетворения потребности в основных строительных - 4 - материалах пришлось бы построить сотни новых заводов,пойти на огромные капиталовложения в развитие строительной индустрии.От- казаться от строительства новых предприятий невозможно,однако это не единственный

путь,чтобы покончить с дефицитом строитель- ных материалов.Необходимо осуществить техническое перевооружение или реконструкцию действующих предприятий - перевести их на ре- сурсосберегающие технологии,рационально организовать работы на стройплощадках,закладывать в проекты прогрессивные техноло- гии,конструкции,материалы и методы производства работ,навести порядок с транспортированием и хранением материалов.Если все это осуществить,то расход ресурсов,прежде всего

цемента,можно су- щественно сократить и практически ликвидировать их дефицит. В наше время бетон и железобетон - основные строительные материалы,без которых почти невозможно возвести ни одно капи- тальное сооружение.Ежегодно в нашей стране производится более 250 млн.куб.метров сборных и монолитных железобетонных конструк- ций.Поэтому экономия ресурсов при производстве сборных и возве- дении монолитных железобетонных конструкций - экономия топли- ва,энергии,цемента и металла - относится

к неотложным задачам сегодняшнего дня,требующим незамедлительного решения. РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА Проблема экономии энергоресурсов возникла во второй полови 5 - не нашего столетия.В последние годы к ее решению начали подхо- дить на научной основе - комплексно и всеобъемлюще.Бездумное расходование природных ресурсовугля,нефти,газа,вырубка ле- совиспозование древисины как сырье

для промышленности,постоян- но возрастающее потребление энергии - все это население планеты расходует на свои бытовые нужды,а бурно развивающаяся промышлен- ность - на технические. Обострению этой проблемы способствовало поднятие цен на нефть и газ международными нефтяными концернами,что позволило им резко увеличить свои прибыли.Рзаразился так называемый энергети- ческий кризис.Сегодня как никогда встает вопрос об экономии энергоресурсов и рациональном их использовании во всех

областях человеческой жизни. В отечественной промышленности одним из значительных потре- бителей топлива и энергии является строительство,а среди его от- раслей - предприятия сборного железобетона,которых в стране нес- колько тясяч.Анализ работы этих предприятий показал,что потреб- ление ими энергии может быть существенно уменьшено.Почти в любом производстве имеются реальные резервы экономии энергии.Если выя- вить эти резервы и более рационально организовать технологичес- кие процессы,то потребление

энергии можно сократить по крайней мере в 1,5 раза.Это даст народному хозяйству страны огромный экономический эффект. Бетон,обладая многими замечательными качествами,в то же - 6 - время относится к весьма энергоемким материалам.По данным ЦСУ,на производство 1 куб.м.сборного железобетона в среднем расходуется 470 тыс.ккална производство

отдельных конструкций на полиго- нах,а также при несовершенных технологических процессах этот расход возрастает до 1 млн.ккал и более.Если учесть,что годовая потребность в энергоресурсах промышленности сборного железобето- на составляет примерно 12 млн.т условного топлива,то становится ясно,что даже небольшой процент его экономии высвободит большое количество топлива для других целей народного хозяйства.Потреб- ность в энергоресурсах для производства 1 куб.м сборных железо- бетонных изделий не учитывает

расхода энергии,необходимой для производства составляющих бетона цемента,заполнителей и арма- туры,отличающихся еще большей энергоемкостью. Рассматриваяпроблему рационального расходования энергии при производстве сборного железобетона с позиций народного хозяйс- тва,необходимо учитывать затраты энергии,расходуемой на произ- воджство цемента и арматуры.Это наиболее доростоящие,дефицитные и энергоемкие материалы,и грамотное их использование,исключающее перерасход топлива,приведет к экономии энергоресурсов.

Экономия цемента - это одна из самых острых проблем совре- менного отечественного строительства.Существуют реальные пути уменьшения потребления цемента строителями. Наибольший перерасход цемента наблюдается в бетонах,приго- товленных на некачественных заполнителях.Так,использование пес 7 - чано-гравийных смесей влечет за собой увеличение расхода цемента до 100 кгкуб.м.Это делается только для того,чтобы получить бе- тонную смесь необходимой пластичности и обеспечить

нужную марку бетона по прочности. Долговечность же его в частности,морозос- тойкость,как правило,низкая,и бетонные конструкции при перемен- ном замораживании и оттаивании разрушаются довольно быстро.При- готовление же бетона на чистых и фракционных заполнителях требу- ет наименьшего количества цемента и обеспечивает высокое качест- во конструкций. Значительной экономии цемента можно достигнуть путем пра- вильного проектирования состава бетона,не завышая его марку,для того,чтобы бетон как можно скорее

достиг требуемой прочнос- ти.Можно также существенно сократить расход цемента благодаря введению в бетонную смесь высокоэффективных пластифицирующих до- бавок суперпластификаторов.Промышленность начала их выпускать специально для изготовления бетонов.К таким добавкам относится С-3,разработанная в НИИЖБе совместно с другими организация- ми.Благодаря разжижающему действию добавки С-3 становится воз- можным уменьшить расход цемента на 20 без

ухудшения основных физико-механических характеристик бетона.Если учесть,что при введении добавки сокращение расхода цемента на каждый кубометр сборных ихделий в среднем составит 50-60 кг,то благодаря этому расход топлива значительно уменьшится. На заводах и полигонах имеют место заметные потери цемента - 8 - при погрузке и разгрузке.Возникают отходы бетонной смеси из-за неточного ее дозирования при формовании

изделий,а также отходы бетона при изготовлении бракаванных изделий,которые вывозят на свалку.Таким образом,повышение культуры производства сборных же- лезобетонных изделий может внести существенный вклад в дело эко- номии цемента,а следовательно,и энергоресурсов. Анализ затрат энергоресурсов на производство сборных желе- зобетонных изделий,выполненных на основе обследования множества заводов,показал,что колебания по затратм энергии велики.

При среднем по стране расходе энергии 470 тыс.ккалкуб.м железобето- на имеется много предприятий,где этот показатель не выходит за пределеы 300 тыс.ккал. Согласно расчетам на нагрев 1 куб.м бетона в стальной форме до 80 градусов температура изотермического выдерживаниятребу- ется примерно 60 тыс.ккал.Поскольку наргрев происходит постепен- но - со скоростью не более 20 градусов в час,то этот процесс не- минуемо сопровождается значительным выделением тепла

в окружаю- щую среду.При исправном оборудовании,необходимом для термообра- ботки изделий,эти потери жостигают 150 тыс.ккал,что в 2-2,5раза больше полезно затраченного тепла.При неисправном или небрежно эксплуатируемом оборудовании,а также при неорпавданно завышенной длительности термообработки к потерям обязательнымпланируе- мымдоюавляются потери непроизводительные.Они колеблются в весь- ма широких пределпх и на некоторых заводах достигают почти 200 -

9 - тыс.ккал на куб.м бетона.Таким образом,суммарные теплопотери в несколько раз превышают количество тепла,затраченного на нагрев бетона с формой. Сократить теплопотери при термообработке изделий можно не допуская неисправностит в работке оборудования. Пропарочные ямные камеры очень часто работают с неисправны- ми крышками - не действуют или плохо действуют водяные затворы,в результате чего наблюдается перекос крышек,это приводит к боль- шим потерям пара.

В цехе для работающих создаются неблагоприятные гигиенические условия,высокая влажность способствует быстрому корродированию металлических конструкций,оборудования.Избежать больших потерь тепла можно путем своевременного ремонта и профи- лактического осмотра камер. Исследования,проведенные сотрудниками НИИЖелезобетона пока- зали,что суммарные потери тепла в ямных камерах в процессе обра- ботки изделий доходят до 70 от общего расхода тепла на термооб- работку изделий.

Причина такого положения - устройство стенок и днища камер из тяжелого бетона,отличающегося высокой теплопрово- димостью.Положение это можно исправить только совершенствованием конструктивного решения камер.Такие решения разработаны ВНИИЖе- лезобетона. Одно из таких решений заключается в замене тяжелого бетона керамзитобетоном.В этом случае можно снизить теплопотери пример- но на 50.Если ограждения ямных камер делать из такого

бетона,но - 10 - с внутренними пароизоляцией и теплоизоляцией,то теплопотери мож- но снизить в 3 раза.Аналогичного эффекта можно добиться при уст- ройстве стен камер из тяжелого бетона с несколькими воздушными прослойками. Серьезного внимания заслуживает стендовая технология изго- товления сборных железобетонных плоских плит.По этой технологии в виде пакета изготовляется сразу несколько изделий,разделенных тонкими прокладками из стального листа или пластика с вмонтиро- ванными в него электронагревателями.

Расположенные между изделия- ми электронагреватели практически все тепло отдают в обе сторо- ны,т.е. изделиям,так что теплопотери в окружающую среду происхо- дят только через торцы,поверхность которых невелика. Применение пакетного метода изготовления и термообработки плоских железобетонных изделий оказало большое влияние на орга- низацию всего технологического процесса производства сборного железобетона.Вместо обычных форм начали использовать формы с си- ловыми бортами и плоским дном,которые значительно

менее металло- емки.Изменились и многие технологические опрации.Все это спо- собствовало увеличению продукции на тех же производственных пло- щадях в 1,5-2 раза,уменьшению металлоемкости оборудования на 30-35,повышению производительности труда на 10-15.Но главное - появилась возможность резко снизить энергопотребление натепловую обработку изделий.Есть все основания полагать,что пакетный спо- соб термообработки сборных железобетонных изделий подстоинству

- 11 - будет оценен производственниками и получит широкое применение на заводах ЖБИ. В нстоящее время разработан целый ряд методов электротермо- обработки бетона при изготовлении сборных железобетонных изделий на заводах.Одним из наиболее экономичных с точки зрения затрат энергии способов электротермообработки бетона является спсособ 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 зависи- мости 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 ши- рокие возможности выбирать оптимальные режимытермообработки из- делий 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 бе- тонную смесь,пар охлаждается и конденсируется.Количество поадае- мого пара рассчитывается таким образом,чтобы после его полной конденсации водоцементное соотношение бетона соответствовало проектному.В смесителе бетонная смесь нагревается до температуры

- 12 - неболее 60 градусов,после ченго подается к месту формования из- делий. ТЕХНОЛОГИИ ЭКОНОМИИ ЦЕМЕНТА Цемент - один из наиболее широко применяемых,важных и дефи- цитных строительных материалов,и хотя в нашей стране ежегодно выпускается достаточное количество цемента,его нехватка постоян- но ощущается.Причина не только в том,что масщтабы строительства огромны - в большей степени дефицит цемента зависит от его из- лишнего расхода при приготовление бетонов и растворов,от сверх- нормативных

его потерь при транспортировке и хранении. Одна из главных причин перерасхода цемента - необеспечен- ность высококачественными запонителями и поетря 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 чегоих марка снижаетмя. Неудовлетворенно обстоит дело и с транспортированием цемен- та.

Перевозка цемента в крытых вагонах,навалом приводит при его разгрузке и перегрузке к значительным потерям.К тому време- ни,когда цемент дойдет до смесителя,потери его превышают норма- тивные равные 1в несколько раз. Специалисты считают,что можно сократить расход цемента и при этом повысить качество и долговечность конструкций,если - 13 - приготовлять бетон из чистых фракционированных заполнителей.Ор- ганизация производства таких заполнителей потребует значительных капиталовложений,но для народного

хозяйства это значительно вы- годнее по сравнению с затратами на ремонты и замену железобетон- ных конструкций,часто выходящих из строя значительно раньше сро- ков,на которые рассчитана их эксплуатация.В зарубежной строи- тельно практике ни одна фирма не производит бетон на заполните- лях 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 вы- сока,что его прочность определяется

по испытанию одного образ- цафирма,производящая бетон,гарантирует его марочную прочность. Мощным средством экономии цемента являются химические до- бавки,и в первую очередь пластификаторы.До недавнего времени в нашей стране в качестве пластифицирующих добавок применялись разного рода отходя промышленности.Как правило,эффект от дейс- твия таких добавок был невысок,их химический состав часто не стабилен.Отечественная промышленность специально для бетонов на- чала выпускать эффективную пластифицирующую

добавку - суперплас- тификатор С-3,котороая по своему действю не уступает лучшим за- рубежным 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 сни- жая расход цемента и не увеличивая пластичности бетонной сме 14 - си,но снизив ее водоцементное соотношение,можно повысить проч- ность бетона на 20-25.

Эффективность цемента можно повысить а следовательно,сни- зить его расход,увеличив тонкость его помола.На предприятиях сборного железобетона,для того,чтобы бетон как можно скорее дос- тиг распалубочной прочности,часто идут на завышение марки бетона путем увеличения расхода цемента.Можно избежать этого,если ис- пользовать вяжущее более тонкого помолана таком вяжущем тверде- ние бетона в раннем возрасте производит быстрее.Можно сэкономить цемент и другим путемввести в цемент песок,известняк

или ка- кой-либо другой напонитель и с ним осуществить домол цемента.Од- нако,как показывают исследования,при этом марка вяжущего снижа- ется,хотя и не совсем в прямой пропорции от количества введенно- го запонителя.Для получения бетона марок до 200 и даже выше та- кое вяжущее вполне приемлемо.В зависимости от количества введен- ного запонителя 30-50можно 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 ме- тод давно известен,однако до сих пор не нашел применения в тех- нологии бетона.Для получения желаемого эффекта прежде всего не- обходимы высокоскоростные смесители емкостью,соответствующей ко- личеству раствора,необходимого на один замес бетонной смеси в обычном смесителе 15 - В Японии раздельный метод приготовления бетона применяется с успехом.

Компактный турбулетный смеситель,необходимый для тако- го метода,смонтирован там непосредственно на основном бетоносме- сителе,и их производительность полностью увязана между собой. Отмечается,что один из больных вопросов проблемы экономии цемента - его потери при транспортированиии хранении,значительно превышающие нормативные.Нельзя допускать доставку цемента в ва- гонах навалом,разгружать его вручную,хранить навалом под навеса- ми и в сараях,транспортировать с большим количеством перегрузок

с одного вида транспорта на другой.Особенно велики потери цемен- та 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 достав- лять не цемент,а цементный клинкер,качество которого не теряется при транспортировании и хранении.На месте его можно поиолоть и всегда иметь свежий цемент высокой активности. Имеются и другие пути экономии цемента - применение высоко- качественных форм для

контрольных образцов,учет последующего на- растания прочности бетона,рациональные подборы составов бетонов и растворов,применение автоматических устройств по дозированию составляющих и т.д.Если все это внедрить в производство и пра- вильно использовать,проблема дефицита цемента была бы снята,так как это дало бы дополнительно не менее 30 цемента от производи- мого его объема 16 - ЗАРУБЕЖНЫЙ ОПЫТ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ В зарубежном проимышленном и гражданском строительстве

бе- тон и железобетонные конструкции прочно занимают ведущее положе- ние по сравнению с другими материалами и конструкциями.Глав- ное,на что направлены внимание и усилия фирм обеспечить высо- кое качество изготовляемых и возводимых конструкций.Только с учетом этих требований они разрабатывают технологические реше- ния,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 уде- ляется 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 уче- ного,профессора В.В. Михайлова,который предложил такие вяжущие еще в довоенное время в отечественной практике олни так

и не нашли применения вплоть до 60-х годов,когда стало известно о их производстве в США.Некоторые из таких цементо носят название Мв честь первой буквы фамилии В.В.Михайлова. Ккак 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 необ 17 - ходимые свойства.Во избежании путаницы и случайностей на произ- водстве на мешках с цементом ставится

цветной штамп,удостоверяю- щий 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-суперпластификаторымель- мент и др

По своему действию они близки к нашему суперпласти- фикатору С-3,однако стоимость их в несколько раз выше.Однако,для получения бетонной смеси требуемой подвижности,помимо суперплас- тификатора,нужны еше фракционированные заполнители,хорошая сис- тема дозирования компонентов и строго выдерживаемый состав смеси. На заводских бетоносмесительных узлах в Финляндии,Франции и Германии,а также в других странах,действуют компьютерные систе- мы.

Оператор,находясь в специально оборудованном помещении,пол- ностью изолированном от бетоносмесительного отделения,имеет на- бор перфокарт,рассчитанных не менее чем на 50 разновидностей бе- тонных смесей.Ккак только подошел очередной автобетоновоз,води- тель по телефону сообщает оператору свои данныекакая смесь и в каком количестве ему нужна,название фирмы-потребителя и т.п.Опе- ратор вводит в копьютер необходимые данные,после чего автомати- чески включаются дозаторы и смесители.

Автобетоновоз без всякого промедления ставится под загрузку. После выдачи бетонной смеси - 18 - 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 конструк- ций и изделий.