ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

В связи с энергетическим кризисом во всем мире и климатическими осо­бенностями северных стран земного шара проводятся мероприятия по сниже­нию топливно-энергетических затрат, в том числе и в области строительства. Эти мероприятия включают снижение энергетических затрат на изготовление строительных материалов и изделий, на отопление, горячее водоснабжение за счет применения более легких и менее энергоемких изделий, за счет ужесто­чения нормативных требований к ограждающим конструкциям зданий и т.п.

Удельный расход всех видов энергетических затрат при эксплуатации промышленных и гражданских зданий по России в 3-4 раза выше, чем в странах Европы. Затраты на отопление жилых, промышленных и сельскохо­зяйственных зданий в совокупности с их обслуживанием составляют четвер­тую часть бюджетных средств России.

В настоящее время при проектировании отапливаемых зданий и сооруже­ний актуальным направлением является повышение теплозащитных характе­ристик ограждающих конструкций. Для выполнения этих требований, начиная с 2000 года, толщину наружных стен, выполняемых, например, из керамзитобетона плотностью 950 кг/м ³, следует увеличить с 30-38 см до 150-170 см, а из рядового силикатного или керамического кирпича - с 51-64 см до 230 см, что является с экономической и практической точек зрения нереальным.

В связи с этим обеспечение рынка в России высококачественными эффек­тивными и экологически чистыми материалами для массового жилищного строительства, способными конкурировать по качеству с импортными изде­лиями, является актуальной проблемой сегодняшнего дня.

Согласно государственной инновационной программы в России ставятся задачи создания новых ресурсосберегающих технологий на базе существую­щего оборудования для производства широкой номенклатуры изделий и мате­риалов для строительства; особое внимание уделяется разработке линий по изготовлению стеновых камней и блоков из безавтоклавного ячеистого бетона с использованием промышленных отходов и некондиционного природного сырья.

По технико-экономическим показателям и строительно-эксплуатационным свойствам ячеистый бетон превосходит практически все стеновые материалы, используемые в настоящее время в строительстве. Изделия из ячеистого бетона, в отличие от изделий из традиционного бетона, характеризуются высокой по­ристостью, достигающей 80% объема. Ценным свойством этих материалов яв­ляется низкая средняя плотность (500-700 кг/м ³), которая почти в два раза меньше плотности керамзитобетонных изделий и в три - четыре раза меньше плотности рядового кирпича. Применение ячеистых бетонов в ограждающих конструкциях позволяет снизить массу зданий и сооружений в полтора - два раза по сравнению с конструкциями, выполненными из керамзитобетона.

Новые технологии и развитие малого предпринимательства, в том числе появление производителей продукции на мини-предприятиях, позволяют ис­пользовать дешевое сырье и снизить энергозатраты на единицу готовой про­дукции.

Организация производства мелкоразмерных стеновых камней и блоков из безавтоклавного газобетона на базе местного сырья позволит отказаться пред­приятиям Брянского региона от использования дефицитного керамзита для производства наружных стеновых панелей.

В этом плане представляют интерес разработки технологий производства изделий из неавтоклавного ячеистого бетона с определенной ориентацией не только на местные сырьевые ресурсы, но и на отходы промышленности, ос­новными из которых в Брянской области являются сталеплавильные шлаки, зо­ла-унос Белобережской ТЭЦ. Утилизация твердых минеральных отходов имеет крайне важное значение для сохранения окружающей среды и является важной составной частью проблемы создания ресурсосберегающих технологий в про­мышленном производстве ячеистых бетонов.

Безавтоклавный газобетон является одним из наиболее распространенных строительных материалов, в производстве которого нашли применение такие отходы промышленности, как топливные золы ТЭС, металлургические шлаки, а также некондиционные природные сырьевые материалы - мелкие и очень мелкие пески, наиболее распространенные в Брянской области.

Применительно к ресурсам Брянского региона в проводимых исследова­ниях рассматривались два направления использования заполнителей для газо­бетона:

- природный кварцевый песок Унечского карьера естественной гранулометрии с модулем крупности Мкр = 0,65-0,8;

- кислые сталеплавильные шлаки АО «Бежицкий сталелитейный завод».

При разработке рецептур газобетона исходили из следующих предпосылок получения состава заданной плотности, обеспечивающего наибольшую проч­ность при соблюдении условий экономичности.

При определении объема серии образцовnисходили из того, чтобы при­нятый объем испытаний обеспечил оценку среднего значенияaи среднего квадратического отклоненияsс заданной степенью точности и надежности.

Необходимое число образцов рассчитывали согласно теории А.Хальда по формуле

n_а=v²(z_l-a/ ₂ +z _l-b) ² /d_а

гдеn_а- необходимое количество образцов (опытов и т.п.) для обеспечения заданной степени точности и надежности оценки среднего значения исследуемой величины;

v- коэффициент вариации исследуемой величины; во всех экспериментах добивались методики такой точности, чтобы коэффициент ва­риации не превышал 2-5%;

d_а- предельная относительная ошибка (допуск) при определении среднего значения, выбираемая в пределахd_а= 0,01-0,05; величина не должна быть меньше коэффициента вариации, иначе объем испытаний будет весьма большим;

a- вероятность ошибки 1-го рода, принимаемая равнойa= 0,05-0,10;

b- вероятность ошибки 2-го рода, принимаемая равнойb= 0,05-0,10;

z _l - a/₂, z _l-b) - квантили нормированного нормального распределения.

При изготовлении образцов газобетона разных составов за основу взята «сухая» технология подготовки материалов. Приготовленную в лабораторном смесителе газобетонную смесь заливали в металлические формы размером 100х100х100 мм в один прием. Образцы в формах подвергали тепловой обра­ботке в электромагнитной камере при температуре изотермической выдержки 90° С по режиму 2+7+3 часа. После охлаждения образцы подвергали циклу испытаний. Для предлагаемых составов и технологии газобетона определяли среднюю плотность, прочность при сжатии после тепловой обработки (r_то), прочность при сжатии после тепловой обработки в возрасте 28 суток (r_то²⁸) в партии из 23 образцов согласно расчету. Результаты испытаний сведены в табл. 1и2.

Анализ данных показывает, что согласно ГОСТа 25485-89 полученный безавтоклавный газобетон по средней плотности имеет маркуd700. Наимень­шая средняя плотность у образцов состава № 2 (шлакощелочное вяжущее и шлаковый заполнитель). Средние значенияр _ссоставили 681 и 652 кг/м ³ с коэф­фициентами вариации 2,6 % и 1,2 % соответственно. Среднее значение прочно­сти на сжатие после тепловой обработки составляет 4,6 МПа и 5,5 МПа с ко­эффициентами вариации 8 % и 6,2 %, что указывает на стабильность получен­ных качественных показателей для исследуемых составов.

Предлагаемая технология позволяет получить безавтоклавный газобетон на основе сталеплавильного шлака со средним значением плотности 652 кг/м ³ и прочностью на сжатие после тепловой обработки 5,5 МПа, что несколько выше прочности цементного газобетона. Данные составы газобетона рекомен­дуются для изготовления стеновых камней и блоков.

Низкие удельные капиталовложения и простота производства безавто­клавного газобетона с использованием отходов производства позволяют полу­чать конкурентноспособный материал на современном рынке стеновых и теплоизоляционных материалов.

Расши­рение объема производства ячеистых бетонов, полностью изготовленных из отходов промышленно­сти, имеет не только экономическое, но и большое природоохранительное значение.

Техническая характеристика.

Таблица 1

Средняя плотность и прочность газобетона состава № 1 (вяжущее цементное, заполнитель - кварцевый песок)

Таблица 2

Средняя плотность и прочность газобетона состава n 2(вяжущее шлакощелочное, заполнитель - сталеплавильный шлак)