CC BY
119УДК 666.972
Л.И. КАСТОРНЫХ1, канд. техн. наук ([email protected]), И.В. ТРИЩЕНКО1, канд. техн. наук; М.А. ГИКАЛО2, инженер, начальник проектного отдела
1 Ростовский государственный строительный университет (344022, г. Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162)
2 ООО «Научно-технический центр «Академстрой» (344016, г. Ростов-на-Дону, ул. Таганрогская, 144, оф. 34/Б)
Эффективность системы рециклинга
на заводах товарного бетона и сборного железобетона
Поднята проблема энерго- и ресурсосбережения в производстве бетона и строительного раствора при использовании рециркулируемых материалов - заполнителей и воды. Обоснована актуальность использования систем рециклинга, обусловленная наличием серийно выпускаемого технологического оборудования, практическим опытом внедрения данных систем, а также необходимостью обязательного включения в состав документации перечня мероприятий по предотвращению возможного негативного воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду при разработке проектов на строительство новых предприятий или техническое перевооружение действующих производств. Установлена эффективность производства товарных смесей по варианту, предусматривающему использование системы рециклинга. Приведен вариант компоновки сооружений системы рециклинга на заводе товарного бетона.
Ключевые слова: эффективность производства, бетонная смесь, бетон, система рециклинга, энерго- и ресурсосбережение, показатели коммерческой эффективности.
L.I. KASTORNYKH1, Candidate of Sciences (Engineering), ([email protected]), I.V. TRISHCHENKO1, Candidate of Sciences (Engineering), M.A. GIKALO2, Engineer, Head of Design Department
1 Rostov State University of Civil Engineering (162, Sotsialisticheskaya Street, 344022, Rostov-on-Don, Russian Federation)
2 OOO «Scientific-Technical Center «Akademstroy» (144, Off. 34/B, Taganrogskaya Street, 344016, Rostov-on-Don, Russian Federation)
Efficiency of Recycling System at Ready-Mixed Concrete and Prefabricated Concrete Plants
The issue of energy and resources saving, when recycled materials, fillers and water are used in the course of production of concrete and building mortar, is raised. The relevance of the use of a recycling system is substantiated by the availability of stock-produced technological equipment, practical experience in introduction of these systems, as well as the necessity to obligatory include the list of measures aimed at preventing the possible impact of economic activity on the environment in the documentation during the development of projects for construction of new enterprises or technical re-equipment of operating productions. The efficiency of production of ready-made mixes according to the variant providing the use of the recycling system has been established. A variant of the layout of facilities of the recycling system at the ready-mixed concrete plant is presented. Keywords: production efficiency, concrete mix, concrete, recycling system, energy and resources saving, indicators of commercial effectiveness.
Реализации требований ряда федеральных законов РФ («Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности», «Об охране окружающей среды», «О стратегическом планировании в Российской Федерации» и др.), а также «Стратегии развития промышленности строительных материалов и индустриального домостроения на период до 2020 года» отвечает замещение природного сырья накопленными техногенными отходами.
Давно доказано, что получать высококачественные строительные материалы многих видов можно, используя взамен традиционного исходного сырья отходы различных производств. Это позволяет сочетать производство продукции с решением проблем энерго- и ресурсосбережения и оздоровления окружающей среды [1—3].
Одним из направлений энерго- и ресурсосбережения в производстве бетона и строительного раствора является использование вторичного строительного сырья, в том числе рециркулируемых материалов — материалов, обладающих свойствами многократного использования [4—6]. Для рассматриваемых производств это — заполнители (песок, щебень, гравий) и вода.
Данное направление повышения эффективности производства отвечает концепции бережливого производства, основой нормативной базы которой является ГОСТ 56020—2014 «Бережливое производство. Основные положения и словарь». Его успешному освоению способствует стандартизация вторичного сырья (введение в обращение ряда терминов с приведением их определений, установление технических требований к ре-циркулируемым материалам и др.).
Согласно ГОСТ 30772—2001 «Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и определения» и
ГОСТ 54098—2010 «Ресурсосбережение. Вторичные материальные ресурсы. Термины и определения» реци-клинг — процесс возвращения отходов, сбросов и выбросов в процессы техногенеза. Применительно к производству товарного бетона, строительного раствора, бетонных и железобетонных изделий целесообразен вариант рециклинга в виде повторного использования отходов по тому же назначению, т. е. для производства растворных и бетонных смесей.
Возможность повторного использования рецирку-лируемых материалов в производстве бетонов заложена в ГОСТ 25192—2012 «Бетоны. Классификация и общие технические требования», которым введено понятие нового вида бетона — рециклированного. Это — бетон, изготовленный с применением утилизированных вяжущих, заполнителей и воды.
ГОСТ 32495—2013 «Щебень, песок и песчано-щебе-ночные смеси из дробленого бетона и железобетона. Технические условия» регламентирует области применения щебня, песка и песчано-щебеночных смесей из дробленого бетона, в том числе в качестве заполнителей бетона и строительного раствора различного назначения. Этот стандарт также устанавливает технические характеристики, правила приемки, методы испытаний, требования к транспортированию и хранению названных материалов.
ГОСТ 23732—2011 «Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия» допускает использование регенерированной воды — воды после промывки оборудования для производства и транспортирования бетонных и растворных смесей. Кроме того, введены ограничения по применению регенерированной воды, требования к ней и методы контроля.
научно-технический и производственный журнал
Рис. 1. Схема размещения объектов БСУ и системы рециклинга: 1 - силосы для хранения цемента; 2 - открытый склад заполнителей; 3 - бетоно-смесительный узел; 4 - шламбассейн (отстойник первой ступени очистки); 5 - отстойники системы рециклинга; 6 - приемный бассейн для стоков; 7 - регенерационная установка; 8 - операторская БСУ
Использование рециркулируемых материалов (воды и заполнителей) в производстве бетона разрешено и ев-ростандартом EN 206-1 [7]. Рециркулированными заполнителями EN 206-1 называют заполнители, извлеченные промывкой из неиспользованного (остаточного) незатвердевшего бетона. Их использование разрешено под ответственность производителя при соблюдении следующих условий: разделения заполнителя на фракции, соответствия породы извлеченных заполнителей породе заполнителя в основном объеме бетона, введение повторно используемых заполнителей в небольших количествах. Евростандарт EN 206-1 также содержит требования к регенерированной воде.
В настоящей статье изложены результаты исследований эффективности использования системы рециклинга на предприятиях товарного бетона. Они могут быть распространены и на производство строительного раствора, бетонных и железобетонных изделий.
Использование систем рециклинга в настоящий момент не только актуально, но и подготовлено. Основанием для такого заключения могут быть следующие факторы:
— наличие промышленно выпускаемого технологического оборудования для системы рециклинга (в основном это — оборудование зарубежных производителей);
— практический опыт внедрения данных систем, подтвердивший возможность улучшения технико-экономических показателей, и вследствие этого повышение результативности и эффективности бизнеса, повы-
шение конкурентоспособности. В Ростовской области внедрение безотходной технологии при производстве бетонных смесей выполнено в условиях реконструкции предприятий (ЗАО «ККПД», ООО «КДСМ») и при строительстве нового завода (ООО «Ирдон»);
— требование обязательного включения в состав проектной документации (на новое строительство или техническое перевооружение действующих производств) перечня мероприятий по предотвращению и (или) снижению возможного негативного воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду, в том числе мероприятий по сбору, использованию, обезвреживанию, транспортировке и размещению опасных отходов.
Авторами настоящей статьи для одного из предприятий г. Ростова-на-Дону был разработан бизнес-план возведения завода товарного бетона сезонного действия годовой производительностью 76800 м3 (при значительной кредитной нагрузке и неполном использовании производственной мощности в начальный период работы с постепенным ее освоением в течение ряда лет). В нем рассмотрены два варианта: с системой рециклинга бетона и без нее. Для каждого из них были определены показатели коммерческой эффективности инвестиций [8].
При выполнении расчетов соблюдались условия, обеспечивающие сопоставимость полученных результатов. В их числе следующие исходные положения и данные:
— доставка товарной смеси потребителю автобетоносмесителями со смесительным барабаном (емкость выхода бетонной смеси 7 м3);
научно-технический и производственный журнал
март 2016 37
План установки регенератора бетона и шламбассейна на отм. 0.000
План отстойников на отм. 0.000
; ■ Г и -Мтг : I!
мы
3
1 1 —
| 1 Я
■ да ;и .я *-±-—-1- *
--ч
&
Рис. 2. Установка рециклинга отходов бетонной смеси: 1 - регенератор бетона; 2 - погружной насос для шламовой воды; 3 - линия подачи чистой воды; 4 - мешалка для шламовой воды; 5 - трубопровод подачи воды на промывку регенератора; 6 - линия возврата воды из регенератора; 7 - электрическая контрольная панель; 8 - автопогрузчик; 9 - автобетоносмеситель; 10 - шламбассейн объемом 64 м3; 11 - напорная линия шламовой воды; 12 - отстойник объемом 210 м3
— объем остатков бетона на стенках барабана и лопастях 0,2 м3.
При таких ограничениях в результате промывки барабанов автобетоносмесителей утилизации ежегодно подлежит 2194 м3 бетона.
Показатели коммерческой эффективности установлены при норме дисконта 15% за расчетный период продолжительностью 8 лет и одинаковой цене 1 м3 товарной бетонной смеси, принятой равной на уровне рыночной цены, сложившейся на момент выполнения расчетов (2700 р.). Возможность применения регенерированной воды в данном примере не рассматривалась.
Анализ полученных результатов (см. таблицу) позволил сделать заключение о более высокой эффективности производства товарных смесей по варианту, предусматривающему использование системы рециклинга. При вовлечении в оборот регенерированной воды (для промывки стационарного бетоносмесительного оборудования и автобетоносмесителей или в качестве воды затворения) достигаемый эффект будет выше.
Ряд выполненных технико-экономических расчетов позволил сделать заключение об эффективности использования систем рециклинга на действующих производствах. Затраты на их техническое перевооружение окупаются в течение одного-двух лет (в зависимости от
Показатели Значения показателей для варианта
без системы рециклинга с системой рециклинга
Годовая потребность, м3, в покупных заполнителях: - песке - щебне 38400 61440 37303 59685
Стоимость размещения строительных отходов на полигоне, тыс. р. (при стоимости вывоза и размещения 1 т 410 р.) 1766,2 -
Показатели коммерческой эффективности: - чистый дисконтированный доход ЧДД, тыс. р. - чистый доход ЧД, тыс. р. - индекс доходности затрат И - индекс доходности инвестиций ИДД 22269 35199 1,02 1,95 30113 51480 1,03 2,13
Срок окупаемости, лет 3 3
научно-технический и производственный журнал
производительности и конкретных производственных условий).
Системы рециклинга являются одним из обязательных технологических переделов в общем процессе производства продукции. Поэтому их полное описание необходимо включать в состав внутрипроизводственной нормативной документации (технологических регламентов и технологических карт производства бетонных смесей, строительных растворов и железобетонных изделий) [9].
Вариант компоновки сооружений системы рециклинга на заводе товарного бетона приведен на рис. 1, а, схема установки рециклинга отходов бетонной смеси — на рис. 2.
После промывки бетоносмесителей остатки смеси при помощи насоса направляются в регенерационные установки, где происходит отделение зерен заполнителя с размером частиц более 0,2 мм от жидкой фазы. После разделения песок и щебень автопогрузчиком направля-
Список литературы
1. Опарина Л.А. Учет энергоемкости строительных материалов на разных стадиях жизненного цикла зданий // Строительные материалы. 2014. № 11. С. 44—45.
2. Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н. Основные направления ресурсоэнергосбережения при строительстве и эксплуатации зданий. Часть 1. Ресурсоэнергосбережение на стадии производства строительных материалов, стеновых изделий и ограждающих конструкций // Строительные материалы. 2013. № 7. С. 12-18.
3. Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н. Основные направления ресурсоэнергосбережения при строительстве и эксплуатации зданий. Часть 1 (продолжение). Ресурсоэнергосбережение на стадии производства строительных материалов, стеновых изделий, ограждающих и несущих конструкций // Строительные материалы. 2013. № 8. С. 65-72.
4. Ефименко А.З. Бетонные отходы — сырье для производства эффективных строительных материалов // Технологии бетонов. 2014. № 2. С. 17—21.
5. Коровкин М.О., Шестернин А.И., Ерошкина Н.А. Использование дробленого бетонного лома в качестве заполнителя для самоуплотняющегося бетона // Инженерный вестник Дона: электронный научный журнал. 2015. № 3. http://vvww.ivdon.ru/uploads/ article/pdf/rVD_31_Korovkm.pdf_26679ca420.pdf (дата обращения 02.12.2015).
6. Сармиенто-Мантилла С., Сидорова А. Опыт использования рециклированного заполнителя бетона в строительстве: подход к механическим свойствам и конструктивным характеристикам. Бетон и железобетон — взгляд в будущее: научные труды III Всероссийской (IIМеждународной) конференции по бетону и железобетону. МГСУ. 2014. Т. 6. С. 360—372.
7. Волков Ю.С. О проекте евростандарта на бетон EN-206 // Строительные материалы. 2013. № 3. С. 26—28.
8. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М.: Экономика, 2000. 421 с.
9. Касторных Л.И., Трищенко И.В., Гикало М.А. Актуализация рекомендаций по составлению технологических карт на изготовление сборных железобетонных изделий // Жилищное строительство. 2014. № 1—2. С. 7—10.
10. Каклюгин А.В., Трищенко И.В. О формировании экологического мышления у студентов в процессе обучения в вузе. Методика преподавания химических и экологических дисциплин: Сборник научных статей VIII Международной научно-методической конференции. Брест: БрГТУ, 2015. С. 302—304.
ются в приемный бункер БСУ для повторного применения, а жидкий шлам, состоящий из воды, частиц цемента и песка размером менее 0,2 мм, — сначала в отстойники первой ступени очистки, а затем в отстойники окончательной очистки. Вода отстаивается и повторно используется для промывки оборудования. Тонкодисперсные частицы после осаждения удаляются из отстойника и утилизируются для устройства подстилающих слоев при строительстве дорог, площадок, тротуаров и др.
В современных условиях успешная реализация описанного направления повышения эффективности производства товарных бетонных смесей и сборного железобетона возможна при условии подготовки квалифицированных кадров [10] и решении проблемы импортозависимости. Речь идет об импортозамещении машиностроительной продукции для промышленности строительных материалов, в частности технологического оборудования для систем рециклинга бетона.
References
1. Oparina L.A. Taking into Account the energy intensity of building materials at different stages of the life cycle of buildings. Stroitel'nye Materialy [Consrtruction Materials]. 2014. No. 11, pp. 44-45. (In Russian).
2. Karpenko N.I., Yarmakovskye V.N. The main directions of resource efficiency in the construction and operation of buildings. Part 1. Resursoenergysaving at the manufacturing stage of construction materials, building products and building structures. Stroitel'nye Materialy [Consrtruction Materials]. 2013. No. 7, pp. 12-18. (In Russian).
3. Karpenko N.I., Yarmakovskye V.N. The main directions of resource efficiency in the construction and operation of buildings. Part 1 (continued). Resursoenergysaving at the manufacturing stage of construction materials, building products, cladding and load-bearing structures. Stroitel'nye Materialy [Consrtruction Materials]. 2013. No. 8, pp. 65-72. (In Russian).
4. Efimenko A.Z. Concrete waste — raw materials for the production of efficient building materials. Tehnologii bet-onov. 2014. No. 2, pp. 17—21. (In Russian).
5. Korovkin M.O., Shesternin A.I., Eroshkina N.A. The use of crushed concrete scrap as an aggregate for self compacting concrete. Inzhenernyi vestnik Dona: elektronnyi nauchnyi zhurnal. 2015. No. 3. http://vvww. ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_31_Korovkin. pdf_26679ca420.pdf (date of access 19.03.14). (In Russian).
6. Sarmiento-Mantilla S., Sidorova A. Experience in the use of recycled concrete aggregate in construction: the approach to mechanical properties and structural characteristics. Concrete and reinforced concrete — glance at future: scientific works of the III all-Russian (II International) conference on concrete and reinforced concrete. Moskovskii Gosudarstvennyi stroitel'nyi universitet. 2014. Vol. 6, pp. 360-372. (In Russian).
7. Volkov Yu.S. Draft of the European standard for concrete EN-206. Stroitel'nye Materialy [Consrtruction Materials]. 2013. No. 3, pp. 26-28. (In Russian).
8. Methodical recommendations according to efficiency of investment projects. Moscow: Economy, 2000. 421 р.
9. Kastornykh L.I., Trischenko I.V., Gikalo M.A. Updating guidance on the development of process maps for manufacturing precast concrete products. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2014. No. 1-2, pp. 7-10. (In Russian).
10. Kaklyugin A.V., Trischenko I.V. On the formation of ecological thinking of students in the learning process at the University. Methods of teaching chemical and ecological subjects: Collection of scientific articles of VIIIInternational scientific — methodical conference. Brest: BrGTU, 2015, pp. 302-304. (In Belarus).
r'j научно-технический и производственный журнал
i'-íl ® март 2016
