ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Строительство дешевого жилья за счет использования новой технологии, называемой зонным нагнетанием, на комплексе формования грунтоблоков РК250.00 с использованием дополнительного оборудования, входящего в комплекс: конвейер ленточный, смеситель, измельчитель грунта, вибросито»

Рекомендуемая область пременения

Строительство промышленных, жилых зданий и сооружений с этажностью до двух этажей.
Производство грунтоблоков с габаритными размерами 390х190х90 мм.

Назначение, цели и задачи проекта

Основное назначение проекта -  выполнение национального проекта «Доступное и комфортное жилье».

Каждому человеку, каждой семье необходим свой дом. Сельской семье необходим дом для постоянного проживания, обустроенный различными помещениями для домашних животных, хранения сельскохозяйственной техники и автомобилей, хозяйственного инвентаря, продуктов и прочего. Городская семья мечтает о доме за городом для проживания летом. Но купить готовый дом или построить дом из покупных строительных материалов может далеко не каждый.

Самое дешевое решение для потенциальных домовладельцев – это строить жилье своими силами с минимальными расходами на приобретение строительных материалов.

На сегодня самое дешевое строительство – это строительство из грунта (земля).

До настоящего времени не было оборудования, необходимого индивидуальному застройщику, поэтому к земельному строительству не было достойного внимания.

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

В настоящее время действуют производства  по изготовлению стеновых материалов (кирпича, шлакоблоков, пеноблоков). Все это огромные, стационарные процессы, требующие больших финансовых затрат.

Любой кирпичный завод потребляет большое количество электроэнергии, газа и т.д.

Для доставки стеновых материалов к месту строительства необходимы большие транспортные затраты. Для производства строительных материалов также необходима доставка расходных материалов (песок, глина, известь и т.д.), что влечет за собой дополнительные расходы.

Особенно остро  транспортные проблемы касаются малых городов и сел из-за удаленности вышеуказанных производств.

В предлагаемом нами проекте все эти проблемы решаются:

1. Комплекс РК250.00 можно устанавливать непосредственно на месте строительства.

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Каждому человеку нужен свой дом.

Самое дешевое решение – это построить его самому с минимальными расходами на стройматериалы.

 Самым дешевым и распространенным строительным материалом  является  грунт (земля).

 С древнейших времен, особенно в безлесных районах, жилье и другие постройки возводили из грунта путем набивки его в опалубки или из грунтоблоков, предварительно изготовленных  в форме  трамбованием  или  пластическим  формованием.

 Достаточно часто находящийся под растительным слоем грунт оказывается пригодным для  изготовления  грунтоблоков – его просто необходимо подсушить и измельчить.

 Если же грунт потребует улучшения добавкой песка или глины, или его нужно сделать водостойким путем добавки цемента, извести, либо других вяжущих, то потребуется и тщательное перемешивание.

 В старину это достигалось перемятием  грунта  топтанием ногами людей или лошадей, а уплотнение ручными трамбовками.

 Сохранившиеся до нашего времени строения из грунта убеждают в высоком качестве подбора  грунта, его перемешивании и уплотнении древними мастерами.

 Конечно, это труд тяжелый и современного человека не заставить перемешивать грунт ногами.

 Но прогресс не остановить.

 Создание комплекса оборудования РК250.00 стало возможным в результате использования принципиально новой технологии, получившей название  «технология зонного нагнетания». В основу технологии положено искусственное воспроизведение обнаруженного природного эффекта, названного «текучий клин».

 Текучий клин – это процесс самоорганизации предельно плотной структуры когерентно движущихся частиц.

 Главнейшая особенность новой технологии в том, что в ней во все время формования без шума и вибрации согласованно и одновременно движутся форма, порошкообразная формовочная масса и нагнетатель. При этом оказываются ненужными и лишними, присущие традиционным технологиям процессы и приспособления для дозирования массы в форму, для контроля давления, развиваемого пуансоном, или размера формуемого изделия.

Замечательная особенность новой технологии в том, что в форме по всему ее объему самообразуется равномерная и плотная структура, а размеры изделия точно соответствуют форме по высоте, ширине и длине.

При переходе с одного материала на другой, например, от формования блоков из суглинков на формование блоков из бетонной смеси или арболита не требуется никакой переналадки.

В новом процессе исключаются вредные эффекты перепрессовки, «защемления воздуха», упругого последствия, присущие традиционным процессам прессования.

Схема образования текучего клина под твердой поверхностью нагнетательного инструмента.

2. Конвейер ленточный РК250.02

Установлен на опорах качения. Предназначен для горизонтального или наклонного транспортирования сыпучих грузов с плотностью до 2 т/м³.

Основные  технические характеристики

3. Бетоносмеситель РК250.03

Предназначен для приготовления бетонных смесей и строительных растворов непосредственно на строительных площадках при температуре выше 0 °С.

Основные  технические характеристики

3. Измельчитель грунта РК250.06

Предназначен для обработки кускового материала (грунта, глины) в однообразную смесь.

Техническая характеристика

Скорость вращения диска, об/мин                  1500

Мощность электродвигателя, кВт                   4,00

Габаритные размеры, мм:

   длина*ширина*высота                                  880*730*1400

Масса, кг                                                             180

Масса, кг                                                      181

  Технология производства грунтоблоков максимально упрощается, так как материал, используемый для производства блоков, имеется повсеместно и возможно использование альтернативных наполнителей, таких как шлак, опилки, солома, грунт, песок, бетонные и асфальтовые смеси, угольная и рудная мелочь, керамические, огнеупорные, металлические порошки, шелуха подсолнечника и многое другое.

Теперь рассмотрим вопросы о земле, как о строительном материале.

Для производства долговечных высококачественных грунтовых изделий требуется  грунтовая смесь, содержащая помимо глины и ила еще и песок, и мелкий гравий, необходимые для образования структурного каркаса блока и уменьшения его  линейного расширения, возникающего при добавлении воды к фракции глины.

Наибольшее влияние на свойства изделий из земли оказывает фракция глины, так как в основном глина обеспечивает сцепление частиц грунта между собой.

Далеко не всегда глинистые грунты, имеющиеся в данной местности, подходят для изготовления стеновых материалов, но это не означает, что их нельзя использовать. Качество грунта можно улучшить естественными или искусственными методами путем повышения или понижения его пластичности и изменения соотношения между глиной и песком в грунте.

Если в данной местности имеются супеси (глинистые пески), их пластичность рекомендуется повышать одним из следующих методов: летованием, промораживанием, добавкой высокопластичных глин.

Летование – это процесс, при котором глинистый грунт подвергается в течение летнего периода года неоднократному увлажнению с высыханием на солнце.

В этом случае грунт следует уложить на несколько месяцев на открытых площадях в низкие гряды высотой до 0,5 м и шириной до 3 м. В течение 1,5 – 2 месяца гряды необходимо ежедневно поливать водой. Под действием солнца, ветра и влаги происходит разрушение структуры грунта и его измельчение, увеличивается количество глинистых частиц и повышается  пластичность грунта.

Для промораживания грунта его следует уложить в гряды высотой до 1 м, шириной 1,2-1,4 м. При недостаточно дождливой осени гряды необходимо хорошо залить водой. В таком состоянии грунт подвергают вылеживанию до весны. Зимой вода, содержащаяся в грунте, замерзает и, увеличиваясь в объеме, разрушает грунт, измельчая его. Количество глинистых частиц увеличивается и повышается пластичность грунта.

Эти методы можно использовать, если глинистый грунт находится в камнеподобном состоянии.

В качестве  неорганических (минеральных) добавок для стабилизации грунта в условиях индивидуального производства используется цемент, известь, реже гипс.

Прочность изделий из грунтоцементной смеси при одинаковом содержании цемента зависит от количества глинистых частиц. Так, прочность изделий на основе глины в 2-3 раза меньше, чем у материала на основе супесей и легких суглинков. Поэтому  важно для эффективной стабилизации, чтобы количество глинистых частиц было не более 30%, чтобы уменьшить расход цемента.

На процессы твердения цемента отрицательно действуют гумусовые вещества, образующиеся в грунтах в результате разложения органических остатков. Грунты, содержащие более 6% гумусовых веществ, для изготовления стабилизированных цементом грунтоблоков не рекомендуются.

В качестве вяжущего можно использовать традиционно применяемые в сельской местности при изготовлении самана резаную солому, опилки, траву и  натуральные органические волокна. Хотя они  и не являются активными стабилизаторами.

Сейчас мы подошли к теме подготовки сырья к производству.

Наша задача заключается в том, чтобы отмерить и перемешать фракции, необходимые для  изготовления грунтоблоков.

Очень часто в добытом грунте  содержатся камни или твердые комья. Их присутствие может снизить качество конечного продукта.

Поэтому рекомендуется добытый грунт измельчить и просеять, удалив из него фракции свыше 5?10 мм. Просеивание в нашем случае можно произвести на вибросите РК250.06. Измельчение можно произвести на измельчителе  РК250.04

При подготовке грунтомассы очень важным является качество ее перемешивания.

Для перемешивания грунтомассы  используем бетоносмеситель РК250.03.

Сухие компоненты должны быть перемешаны первыми, затем добавляется вода и перемешивание продолжается до получения однородной массы.

Необходимое количество воды должно быть добавлено либо сразу, либо по частям. Лучше второе.

Для определения оптимальной степени влажности могут быть приведены два простых замера.

1. Наберите полные ладони грунтовой смеси и сожмите ее руками; смесь должна слепиться в комок, и когда руки разомкнутся, пальцы должны быть в разумной степени сухие и чистые.

Бросьте образец-комок на твердую поверхность с высоты около 1 метра: если образец от удара разобьется на мелкие частицы, это означает, что он недостаточно влажный: если образец расплющивается в лепешку от удара о твердую поверхность, это означает, что содержание влаги слишком велико; если образец раскалывается на 4 или 5 больших кусков, это означает, что содержание влаги в грунтовой смеси близко к оптимальному содержанию.

Оптимальная влажность для местных грунтов лежит в диапазоне 12-16% иногда до 18%.

Запас смеси для замеса рекомендуется такой, чтобы хватило не более одного часа работы машины РК250, потому что цемент в смеси начинает схватываться и блоки,  изготовленные в конце часа работы, после замеса будут слабее тех, которые изготовлены в начале часа.

Блоки, изготовленные методом зонного нагнетания на машине РК250.01, отличаются следующими преимуществами:

- пожаробезопасностью;

- низкой теплопроводностью;

- экологической чистотой;

- дешевизной.

Грунтоблоки могут изготавливаться разной конфигурации, что придаст при их использовании в строительстве архитектурную выразительность и не потребует дополнительной облицовки наружных стен.

Разновидности блоков.

Изделия из грунта являются местным материалом и ввиду большого разнообразия грунтов, большая часть которых пригодна для строительства, не регламентируются государственными стандартами.

Производимые в настоящее время у нас и за рубежом грунтоблоки отличаются разнообразием  размеров от 220х105х60 мм  до 390х190х90 мм. При этом рекомендуется производить грунтоблоки размерами большими, чем размеры стандартных кирпичей. Это вызвано двумя причинами: увеличением  производительности труда каменщиков и снижением  количества строительного раствора, используемого для кладки.

Грунтоблоки, изготовленные без стабилизаторов, являются неводостойкими блоками. Такие блоки обладают  значительной прочностью в сухом состоянии и применяются, в основном, для одноэтажного строительства.

Блоки, изготавливаемые с добавкой небольшого количества стабилизаторов (цемента), кроме определенной прочности приобретают свойства неразмываемости. Такие блоки, погруженные в воду на 3/4 высоты и оставленные в ней на 24 часа, не должны иметь трещин, оплывания и других видимых разрушений. Неразмываемые блоки можно применять для несущих, каркасных стен одно- и двухэтажных зданий, административных и культовых учреждений и т.д.

В основном изготавливаются обычные рядовые блоки.

Для любых целей можно делать блоки с одной фаской, с двумя фасками, фасонные, с пустотами, клиновые, а также блоки с вделанной облицовочной плиткой и т.д.

Например, строительство двухэтажного 5-комнатного жилого дома площадью  350-400 м² с гаражом обеспечивается производительностью комплекса (370 м³ в месяц) и соответствует полному ассортименту строительных блоков.

Ассортимент грунтоблоков

Объекты, построенные с применением грунтоблоков

г. Уфа, Башкортостан

г. Оренбург

Машина в процессе производства грунтоблоков по технологии зонного нагнетания легко управляема и обслуживается одним оператором. Термообработка (сушка, прокаливание) грунтоблоков не требуется - процесс "доводки" происходит в естественных условиях. Изготовленные грунтоблоки выдерживают в течение семи суток в помещении с температурой 20-35°С. После такого режима "доводки" грунтоблоки проходят испытания на определение предела прочности при сжатии и могут использоваться при строительстве.

Условия эксплуатации установки (связано с технологией производства):

- круглогодичное - в отапливаемом помещении;

- сезонное (тёплое время года) - непосредственно на строительной площадке.

Специальный фундамент для агрегатов комплекса не требуется.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Преимущество перед традиционными технологиями

Традиционными технологиями невозможно получение равномерной плотности и прочности по всему объему строительного материала. Традиционные технологии невозможны без устройств дозирования, тяжёлых и прочных форм, зачастую в несколько раз больших по объёму по сравнению с объёмом изделий. Технология производства грунтоблоков освобождает производство от этих проблем.

Теперь остановимся на преимуществах строительства из земли вообще.

1. Дешевизна. Она обуславливается тем, что материал имеется везде под руками (и под ногами тоже): почти всякая земля, за исключением чистого песка, годна для работы. В 50-е годы Институт строительной техники Академии архитектуры СССР указывал, что применение грунтоблоков для стен одноэтажных зданий сокращает транспортные расходы в 3-4 раза, топлива в 10-15 раз. Трудозатраты на  изготовление материала и укладку его в стены снижаются примерно в 1,5 раза. Капиталовложений требуется в 10-15 раз меньше по сравнению со стенами из обжигового кирпича.

Использование технологии зонного нагнетания при строительстве позволяет максимально сэкономить на материалах. Применение грунтоблоков для возведения фундамента и стен, а также декоративных элементов значительно снижает использование цемента и дорогостоящих оснасток (опалубок), исключает использование строительной техники.

Комплект дома площадью 350 кв.м. стоит 472 200,00 рублей. При этом стоимость одного квадратного метра составляет 1 276,22 рублей или 45,58 $ США по курсу 28 рублей за 1 $ США.

Определяя конкретную стоимость каждого вида кладки, расценки были приближены к фактическим затратам, что позволило наиболее точно определить сметную стоимость  и трудозатраты всех вариантов кладки.

Единым является облицовка лицевым кирпичом – толщина 0,12 м.

Далее согласно конструкции стены (с учетом теплотехнического расчета) были расценены все элементы кладки:

1.      Силикатный кирпич – толщина  0,38 м

Утеплитель – плита из минваты – толщина  0,145 м

Связи – 0,44 кг.

2.  Керамзитоблок – толщина 0,39 м

              Утеплитель – плита из минваты – толщина 0,104 м

Связи – 0,44 кг.

3.  Пеноблок  (ячеистый) – толщина  0,4 м

4.  Грунтоблок (на цементном молочке)  и (на растворе)  – толщина 0,39 м

              Утеплитель – плита из минваты – толщина  0,145 м

Связи – 0,44 кг.

         При рассмотрении четырех вариантов получены следующие сметные стоимости и трудоемкость (трудозатраты) на 1 м² кладки стены:

Кладка из пенобетона – 1575 руб.

Трудоемкость – 3 чел/час.

Кладка из грунтоблока:

(на цементном молочке) – 1389 руб.

(на растворе) – 1518 руб.

Трудоемкость – 5 чел/час.

Кладка из керамзитоблока – 1884 руб.

Трудоемкость – 5 чел/час.

Кладка из силикатного кирпича – 2010 руб.

Трудоемкость – 6,5 чел./час.

 При предлагаемых видах кладки наиболее экономичными являются второй, третий, четвертый варианты, но, учитывая изготовление изделий, их состав, преимущественным является четвертый вариант, так как основной компонент составляет местный грунт (они изготавливаются на месте), а транспортные расходы минимальны.

    При рыночной стоимости одного кубического метра грунтоблока (1 276,22  руб.) ниже стоимости 1 куб.м. шлакоблока (1475,00 руб.)  грунтоблок обладает характеристиками кирпича красного стенового.

В таблице приведены сравнительные цены на материалы, конкурирующие с грунтоблоками в строительном бизнесе.

2. Пожаробезопасность. Постройки из земли не только не горят, но от   воздействия огня становятся еще крепче.

3. Гигиеничность. Постройки из земли сухи и вполне комфортны для проживания. Наш дилер из Уфы Рафаэль Шатмуллович Хасанов – заведующий кафедрой  строительных материалов построил себе дом из грунтоблоков, изготовленных на машине КСМ-3 (прадедушка РК250), и говорит, что дом, построенный из грунтоблоков продляет жизнь на 10 лет, а бетонный сокращает ее.

4. Малая теплопроводимость. Здание из земли теплее кирпичных. Для поддержания нормальной комнатной температуры в них требуется израсходовать  топлива меньше, чем при аналогичных условиях в каменных и деревянных зданиях.

5. Экологическая безопасность. Использование земли для строительства способствует сбережению леса, снижению энергозатрат для изготовления и транспортирования стройматериалов.

  6. Возможность быстрого строительства объектов

    Повсеместное наличие компонентов, необходимых для строительства, совокупность современных и уникальных методов производства строительных материалов обеспечивают быстрые сроки строительства объектов.

    7. Сжатые сроки реализации любого проекта

    Низкая цена уникального оборудования для производства грунтоблоков, а также низкая себестоимость готового грунтоблока позволяют сегодня реализовать самые смелые проекты в области реализации программ строительства на селе дешёвого жилья, подсобных хозяйственных построек, ферм,  других объектов, а также обеспечить малоэтажное коттеджное строительство для молодых семей.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Высокая производительность.  Производительность комплекса  - 1,85 м³/ч

Энергосбережение.  Потребление электроэнергии данным комплексом составляет  17 кВт/ч, меньше аналогов в 3 раза.

Экологическая безопасность.  Грунтоблоки абсолютно безопасны для здоровья.

Себестоимость изделия.  Себестоимость грунтоблоков в 4 раза ниже себестоимости кирпича силикатного.

        Использование комплекса возможно в любых производственных условиях, в том числе и на месте строительства, что значительно сокращает транспортные расходы, не требуется установки на фундамент. Обслуживается минимальным количеством человек -  3 чел.

Новые потребительские свойства продукции

Не требуется термическая обработка (сушка, прокалка). Доводка продукции производится в естественных условиях, что значительно экономит электроэнергию. Возможно использование грунтоблоков для кладки прямо с конвейера, если комплекс установлен на месте строительства.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Продукция соответствует техническим условиям.

Стадия и уровень разработки

Имеется полный комплект конструкторско-технологической документации. Освоено серийное производство. В России комплекс поставлялся в Башкортостан, Якутию, в Свердловскую, Тюменскую, Московскую, Оренбургскую области. Успешное использование комплекса свидетельствует о высоком уровне технологии и оборудования.

Предлагаемые инвестиции

0,72 млн. руб.

Рынки сбыта

Не ограничены

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая в проекте технология и оборудование для ее реализации не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции и услуг.

Возможность выхода на мировой рынок

Авторы обладают «ноу-хау» по отдельным направлениям практического применения технологии зонного нагнетания (патент № 2240895 «Способ генерации упорядоченных структур в открытой системе при изготовлении изделий из порошкообразных материалов - международная заявка РСТ/RU2004/000345»). Комплексы поставлены в Японию, Иорданию, Казахстан, Узбекистан, Украину.

Срок окупаемости (в месяцах)

4

Дата поступления материала

18.10.2006