УМК. Эффективные технологии производства строительных материалов, изд. Методические указания по самостоятельной работе студентов 7480 8 Методические указания по организации и выполнению курсовых проектов (работ)
 Скачать 2.13 Mb.
|
|
Тема №1. (4 часа). Основные направления производства, применения и развития прогрессивных строительных материалов и изделий Как известно, в стоимости строительных объектов превалирующую долю занимает стоимость строительных материалов. Однако сегодняшняя стройиндустрия Кыргызстана не обеспечивает потребности строительства в строительных материалах и конструкциях. Сложившейся ситуацией эффективно воспользовались зарубежные фирмы и компании, занявшие пустующие нищи на строительном рынке республики. До настоящего времени в Кыргызстане отмечается активный импорт строительных материалов. В этой связи актуальным является рост объемов производства основных видов строительных материалов, изделий и конструкций. Как правило на предприятиях, выпускающие традиционные материалы, производственные технологические линии устарели, а ограниченность оборотных средств у предприятий и отсутствие льготных долгосрочных кредитов на освоение высоких технологии в производстве строительных материалов, изделий и конструкций сдерживают развитие и модернизацию мощностей строительного комплекса. Следует отметить так, что основные производственные мощности промышленности строительных материалов по регионам республики расположены неравномерно. Диспропорция в территориальном размещений предприятий в условиях высоких тарифов на перевозку вызывает большие финансовые расходы по доставке продукции и сырья. Удельный вес транспортных расходов в цене реализации по поставке на значительные расстояния достигает 55-65 %, что вызывает значительную дифференциацию цен на строительные материалы по областям республики. Одной из эффективных мер выхода из экономического кризиса является развитие и привлечение научно-технических достижений, эффективных технологий новых эффективных строительных материалов должно учитывать тенденции изменения структуры строительства в использовании строительных материалов, изделий и конструкций, включать оптимизацию имеющихся мощностей стройиндустрии и создание новых предприятий по выпуску современных конкурентоспособных строительных материалов при максимальном использовании преимущественно местного сырья, кооперацию и интеграцию со странами СНГ в области научно-технического и информационного обеспечения отрасли, предусматривать создание совместных предприятий с зарубежными фирмами. - Обеспечить разработку низкоэнергоэмких технологий производства широкой номенклатуры высококачественных конструкционных и отделочных строительных материалов изделий и элементов, стоимостью многократно ниже стоимости аналогичной продукции, представленной сегодня на рынке, в том числе с использованием много тоннажных техногенных отходов и побочных продуктов промышленности. - Организовать производство импортозамещающей строительной продукции - иметь в регионе гибкую универсальную научно-производственную структуру, имеющую возможность заниматься и экспертами работами и выпускать продукцию высокой наукоемкости с высокой стоимости. Новые материалы и строительные технологии. Развитие строительных технологий, разработка и применение новых строительных материалов ведется в направлениях: - сокращения сроков и повышения рентабельности строительства, - снижения материалоемкости и затрат при строительстве, эксплуатации и ремонте, повышения долговечности строительных конструкций и, в целом, зданий (строений и сооружений), - улучшения и разнообразия архитектурных форм, объемно-планировочных и функциональных решений, улучшения физических параметров существующих и возводимых объектов. Для выполнения этих задач все субъекты хозяйства, связанные со строительством (научные учреждения и проектные институты, лаборатории, предприятия по производству стройматериалов и строительные организации) ведут поиск решений в части разработки, производства и применения новых строительных материалов, конструкций и технологий. В конечном итоге, это ведет к улучшению технических характеристик объектов недвижимости, снижает эксплуатационные расходы при их использовании, повышает экономическую эффективность в течение всего периода службы объектов. Новаторство в развитии строительных материалов и конструкций идет по пути: -повышения прочности и долговечности, -повышения устойчивости к агрессивным средам, -повышения влагостойкости, водостойкости и водонепроницаемости, -повышения морозостойкости, -повышения устойчивости к коррозии металлов, -снижения теплопроводности, -широкого использования местных и наиболее распространенных полезных ископаемых при строительном производстве. Новые материалы и конструкции находят применение в строительстве всех составных частях зданий, строений и сооружений: -фундаментов (например, сборные железобетонные, монолитные железобетонные, свайные, столбчатые и ленточные фундаменты, фундаментные плиты и т.д.), -каркасов зданий (из монолитного и сборного железобетона, из металлопроката, с применением новых технологий крепления), -ограждающих конструкций (стен и перегородок), -конструкций межэтажных перекрытий и покрытий (крыша, кровля), -широкого спектра отделочных материалов, -инженерных систем, оборудования и коммуникаций. В качестве примеров можно привести: 1. Теплоэффективные блоки. Они изготовлены из двух слоев твердого, несущего нагрузку, материала с прослойкой между ними из утеплителя. Твердые слои блока соединены между собой стержнями. Лицевая часть такого блока декорирована текстурой, цветом, орнаментом. Размер лицевой части таких блоков составляет обычно 400х200 и толщина (ширина стены) в зависимости от климатических условий местности 250 - 400 мм. В результате: стена из таких блоков обладает высокой теплозащитой, снижаются сроки возведения здания, при выполнении кладки не требуется высокая квалификация каменщика. 2. Газосиликатные блоки. Их стандартные размеры: 600х300х200, 600х300х100. Блоки изготовлены в условиях завода и имеют пористую структуру. Их формуют из смеси кварцевого песка с известью. При высокой температуре в автоклаве в структуре газосиликатного камня образуются пустоты - поры, что обеспечивает в дальнейшем, при эксплуатации такого материала, отличные теплоизоляционные свойства наряду с их высокой прочностью. Газосиликатные блоки применяют для возведения наружных и внутренних несущих стен и перегородок. Для обеспечения необходимой теплозащиты здания наружные стены утепляют слоем теплоизоляционного материала, защитным и отделочным слоем. 3. Сэндвич-панели и быстровозводимые здания. Сэндвич-панели – это крупноразмерные трехслойные конструкции для бокового ограждения и покрытия зданий. Панели изготавливают унифицированных размеров в промышленных условиях из металлических, обычно, оцинкованных профлистов, окрашенных полимерной краской любого желаемого цвета, с теплоизолирующей прослойкой между ними из высокоэффективного теплоизоляционного материала, например, из пенополистирола, пенополиуретана или минеральной ваты. В условиях строительства сэндвич-панели монтируются на металлический каркас, выполненный из унифицированных, изготовленных также в заводских условиях, деталей. Каркас состоит из стальных колонн, жёстко закрепленных в столбчатых железобетонных фундаментах, и шарнирно-опираемых на них металлических ферм покрытия. Для обеспечения жёсткости всего здания, защиты от ветровых и снеговых нагрузок каркас возводят с применением вертикальных и горизонтальных связей. Все элементы такого здания изготавливаются в заводских условиях, что позволяет достичь наилучшего качества материалов и конструкций, наибольшей производительности труда и высокой рентабельности при производстве всех элементов здания. Применение такой технологии строительного производства позволяет значительно сократить сроки строительства зданий при высоком качестве работ. Это стало настоящим "прорывом" в строительстве современных торговых и выставочных комплексов, промышленных, складских и офисных зданий, спортивных и физкультурно-оздоровительных комплексов и сооружений, авиа ангаров, автосалонов, автосервисов и гаражей, то есть всего спектра коммерческих объектов недвижимости. Строительство быстровозводимых зданий даёт инвестору возможность максимально быстро вводить строительные объекты в эксплуатацию и окупить вложенные средства. В рыночной нише это дает дополнительные конкурентные преимущества. Долговечность быстровозводимого здания обуславливается долговечностью металлоконструкций и зависит прежде всего от степени вероятности коррозии металлических частей. Для защиты от коррозии применяются и разрабатываются новые технологии производства и обработки металлоконструкций. При высоком качестве комплектующих частей, высоком качестве производства и контроля в период строительства, а также при условии соблюдения правил эксплуатации и своевременных текущих ремонтах большинство производителей декларируют эксплуатационный срок службы быстровозводимых зданий не менее 50 лет, а некоторые называют срок до 100 лет. 4. Сухие строительные смеси – это практически готовые для строительства и ремонта смеси, полученные в промышленных условиях путем смешивания сухих компонентов в пропорциях, строго дозированных для обеспечения требуемых свойств. В качестве компонентов используют: цемент, песок, гипс, известь или другие минеральные наполнители с включением специальных добавок. В условиях стройки для подготовки раствора необходимо нужное количество смеси смешать с водой в определенной пропорции и тщательно перемешать. Это снижает сроки выполнения работ, значительно улучшает качество строительных конструкций и элементов, повышает долговечность здания в целом. 5. Проникающая гидроизоляция. В надежной гидроизоляции нуждаются многие здания и их элементы в период строительства и ремонта. Гидроизоляционная защита нужна фундаменту, кровле, стенам из пористых материалов, а также другим элементам, находящимся в условиях агрессивной среды. Многие гидроизоляционные материалы, применяемые ранее, часто не могли обеспечить надежной защиты из-за некачественно выполненных работ. Рулонные гидроизоляционные материалы сами по себе водонепроницаемы, прочны и долговечны. Однако в условиях стройки (или ремонта) ошибки исполнителя и нарушения технологии гидроизоляционных работ, особенно в труднодоступных местах, приводят к разгерметизации изоляции. Затем некачественный слой гидроизоляции закрывается последующими слоями материалов (стяжкой, плиткой и пр.). В результате этого, в случае обнаружения в течение эксплуатации здания течей, чаще всего невозможно выявить место нарушения гидроизоляции. Приходится накладывать новые слои гидроизоляции, что опять же не обеспечивает полной надежности по указанным выше причинам (некачественная работа, нарушения технологии, труднодоступные места). Для решения этой задачи была создана проникающая гидроизоляция. Этот материал выпускается промышленностью в виде сухой строительной смеси цементного и высокоалюминатного клинкера, полимерных вяжущих, наполнителей и полимерных добавок. Для применения в условиях строительства или ремонта сухую смесь тщательно перемешивают с водой. При нанесении полученного раствора на твердую влажную и пористую каменную поверхность химические составляющие под воздействием осмотического давления глубоко проникают в капиллярную структуру поверхности. В результате взаимодействия химических составляющих с минеральной поверхностью образуются нерастворимые и труднорастворимые соли, которые блокируют все поры, обеспечивая водонепроницаемость, прочность и стойкость к воздействию агрессивных вод. В зависимости от плотности поверхности глубина проникновения во внутреннюю структуру может достигать 10 сантиметров. 6. Новые оконные технологии уже известны широкому кругу потребителей. Современные окна изготовлены в промышленных условиях из поливинилхлоридного (ПВХ) или алюминиевого профиля с герметичными одно-, двух- или трех-камерными стеклопакетами. Стеклопакеты – это несколько слоёв высококачественного стекла с тонкой прослойкой между ними, заполненной сухим воздухом или инертным газом. Все соединения оконных блоков выполнены настолько качественно, что обеспечивают полную защиту от проникновения влажности и холодного воздуха. 7. Монолитное строительство. Применение современных надежных и многофункциональных строительных машин и оборудования, оснастки (бетононасосов, бетоновозов (миксеров), бетонных заводов, инвентарных опалубок) и современных пластичных бетонов позволило перейти строительной отрасли на новый технологический уровень - возведение монолитных железобетонных зданий. Железобетонный каркас, межэтажные перекрытия и покрытия современного здания буквально "льют" из бетона в форму, которая заранее армирована и ограждена инвентарной опалубкой. Это даёт существенные преимущества по сравнению с ранее применяемыми технологиями: Стены и перекрытия, построенные по монолитной технологии, равномерно армированы, практически не имеют швов в бетоне, что обеспечивает проектную прочность и жесткость здания, защиту армирующих металлических каркасных элементов от коррозии и агрессивной среды. Несущие элементы конструкций имеют меньшую толщину, что позволяет снизить нагрузку на фундамент и нижестоящие конструкции. В итоге это снижает общестроительные затраты. Появилась возможность проектировать и строить здания, уникальные по своей архитектуре и планировке, любой формы и конфигурации. Несущий каркас из монолитного железобетона имеет существенно лучшие прочностные характеристики, что позволяет возводить высотные здания в 30-40 и более этажей. Исключена по сравнению со сборным железобетонным строительством необходимость герметизации стыков и швов железобетонных элементов в период строительства и их регулярного ремонта в период эксплуатации здания. 8. Вентилируемые фасады. 90 % существующих сегодня зданий, построенных 30 – 50 и более лет назад, пришли в неприглядный вид, фасады либо вообще не облицовывались во время строительства, либо штукатурка потрескалась и разрушилась, а фасадная краска испортилась. В таких условиях стены большинства зданий не защищены от дождя и ветра, а в наших климатических условиях, в условиях значительных перепадов температур (нагреваний до +40 - +50°С и заморозков до -30 - -35°С), происходит быстрое разрушение поверхностей ограждающих стен (кирпича, бетона) от сужения и расширения структуры камня во время пересушки, переувлажнения, замораживания и оттаивания. В итоге нестарые каменные здания, построенные на хороших фундаментах, с хорошими прочными каркасами, с прочными несущими стенами и перекрытиями, которые могли бы прослужить не одну сотню лет, приходят в аварийное состояние уже через 50-70 лет по причине незащищенности ограждающих стен. Не так давно появилась новая технология защиты стен зданий – «вентилируемые фасады». Эта технология представляют собой навесную облицовочную систему, состоящую из кронштейнов, профилированных направляющих, крепежных и других элементов и может быть применена в любой период существования здания (чем раньше, тем лучше): в период строительства, в период реконструкции, в период ремонта. Важнейшими достоинствами применения технологии вентилируемых фасадов являются: -защита наружных конструкций зданий от внешних воздействий (влажности и перепадов температуры), -придание зданиям красивого и «ухоженного» внешнего вида, -создание новых архитектурных линий зданий и цветовых решений: различные варианты и расцветки отделки (керамогранитные, композитные, металлические или другие панели), -утепление зданий и улучшение их теплотехнических характеристик, -простота сборки приготовленных в заводских условиях элементов. Вентилируемые фасады - это отличная современная технология для защиты зданий от внешних воздействий, придания самого современного вида даже внешне весьма устаревшим зданиям и существенного продления срока службы каждого здания! Кроме того, в условиях необходимой экономии энергоресурсов вентилируемые фасады дают дополнительную воздушную прослойку или предусматривают слой утеплителя, повышая теплотехнические характеристики зданий. В итоге, окупаемость затрат на вентилируемый фасад составляет 5 - 6 лет, а срок безремонтной службы 30–40 лет. А главное, затраты на такой фасад несоизмеримо меньше расходов на новое строительство взамен аварийного здания! Таким образом, наряду с достоинствами технического и эстетического «порядков» вентилируемые фасады принесут несомненную выгоду собственникам зданий: повысят долговечность зданий и сохранят ценность инвестиционного капитала собственников на многие годы, повысят эксплуатационные характеристики здания за счет экономии затрат на отопление и на ремонты ограждающих конструкций, придадут каждому такому зданию великолепный «товарный вид», повысив привлекательность для потенциальных арендаторов и возможных покупателей, и, в конечном счете, значительно повысят капитализацию и рыночную стоимость таких зданий. Темы №2. (4 часа). Методологические основы получения строительных материалов, изделий и конструкций оптимального строения с требуемыми техническими характеристиками и долговечностью при максимальном энерго- и ресурсосбережении. В последнее время происходит заметное повышение роли вторичных ресурсов в экономике развитых промышленных стран. В основе этого процесса лежат глубокие перемены в мировой экономике, связанные с возрастающими трудностями в обеспечении промышленности первичными минеральными сырьевыми материалами и существенный прогресс в области создания эффективных технологий по переработке промышленных, строительных и городских отходов. Использование, переработка и утилизация всех ценных отходов в качестве вторичных ресурсов, превращается в одну из главных социально- экономических, экологических и технико-технологических проблем развития общественного производства в современном мире. Использование отходов техногенного происхождения которые не могут быть сразу использованы по прямому назначению, но потенциально пригодные для повторного использования в качестве вторичных материальных ресурсов является достаточно актуальным в настоящее время при решении вопросов устойчивого развития промышленности, определения политики сбережения материалов и уменьшения энергетических затрат, а также обеспечения экологической и социальной безопасности регионов. По оценкам ученых-экономистов, объем использования вторичного сырья в производстве, можно довести до 10…15 % от общей потребности мирового производства в сырьевых ресурсах. Политика более рационального использования энергии и материалов все теснее увязывается с другими направлениями научно-технического прогресса и, прежде всего, с созданием и внедрением более эффективных технологических процессов получения и комплексной переработки вторичного сырья и материалов. Разрабатываются менее материалоемкие и энергоемкие промышленные изделия, прецизионные полуфабрикаты, способствующие сокращению отходов и снижению удельных норм потребления материалов и энергии в конечном продукте. Ведутся исследования по использованию вторичных ресурсов для получения альтернативных источников энергии. Одним из направлений повышения экономической эффективности производства за счет использования интенсивных факторов, позволяющих увеличить объем национального дохода с минимальными капитальными вложениями, является снижение материальных затрат в общей себестоимости создания конечного продукта. В этом направлении следует выделить переработку вторичного сырья и отходов производства различных отраслей народного хозяйства с целью замены первичного сырья и материалов, необходимых для производства продукции, сырьем и материалами, изготовленными из вторичных ресурсов. При таком подходе предусматривается минимизация объемов образования отходов на всех этапах жизненного цикла продукта – при проектировании, производстве, эксплуатации, переработке, утилизации, хранении отходов от их использования. Вследствие реализации указанной стратегии, материальные и энергетические ресурсы, не аккумулированные в целевом продукте, аккумулируются преимущественно в виде дополнительной продукции – сырье и энергии, которые вторично используются в процессе рециклинга в собственном производстве или реализуются на рынках вторичных ресурсов. |