CC BY
113
УДК 666.9
ПРЯМЫЕ И КОСВЕННЫЕ ЭНЕРГОЗАТРАТЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ, КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Б.В. Жадановский, К.А. Исрафилов, А.К. Ахмедов
только Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский
Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ), г. Москва
Аннотация
В статье рассмотрены задачи разработки путей снижения энергоемкости при производстве бетонных и железобетонных изделий. Прямые и косвенные энергозатраты при бетонировании железобетонных изделий, факторы влияющие на суммарную энергоемкость железобетонных конструкций. Проанализированы энергозатраты на заводах сборного железобетона и домостроительных комбинатах. Рассмотрены пути снижения энергоемкости железобетонных конструкций на стадии проектных решений и рационального применения тех или иных компонентов для бетона, характеризующих уровень косвенных энергозатрат
Ключевые слова:
Энергозатраты, бетон, железобетон, энергоемкость, изделия, конструкции, прямые и косвенные затраты энергии История статьи:
Дата поступления в редакцию 22.01.18 Дата принятия к печати 23.01.18
Бетон и железобетон уже несколько десятилетий являются и остаются в обозримой перспективе основными конструкционными строительными материалами для промышленного, жилищного, гражданского и сельского строительства. Наряду с традиционными проблемами в отрасли, связанными с совершенствованием структуры и физико-механических свойств бетона, снижением материалоемкости конструкций и повышением их качества, в последние годы одной из определяющих задач в технологии бетона становится задача разработки путей резкого снижения энергоемкости бетонных и железобетонных изделий, конструкций и сооружений.
Энергоемкость строительных конструкций формируется как сумма затрат энергии на всех этапах их производства, начиная от производства составляющих бетона и железобетона и кончая возведением или монтажом конструкций. Причем на каждом технологическом этапе энергозатраты принято рассматривать состоящими из прямых и косвенных. К прямым затратам относят ту энергию, которая обеспечила выполнение всех операций на данном технологическом этапе. Так, например, прямые затраты энергии при возведении монолитных бетонных конструкций включают расходы энергии на приготовление бетонной смеси, ее транспортировку, укладку, уплотнение и выдерживание до марочной прочности. К косвенным затратам энергии в этом случае относят расходы энергии на производство Цемента, заполнителей и арматурной стали [1].
Вследствие этого всегда необходимо четко формулировать цель и метод расчета энергоемкости конструкции или производственного процесса, ибо реальные показатели экономичности расходования энергии на одном, частном технологическом переделе могут создать ошибочное представление об величине энергоемкости всего процесса.
Суммарная энергоемкость конструкций зависит от многих факторов и предопределяется:
- проектными решениями зданий и сооружений;
- расходом и видом используемых материалов;
- организацией строительного производства и, в частности, методами выдерживания бетона.
Проектные решения часто играют решающую роль в величине энергоемкости бетонных и железобетонных конструкций. Наиболее характерным в этом отношении является сопоставление энергоемкости сооружения в зимнее время двух зданий одного назначения, запроектированных в сборном и монолитном
Прямые и косвенные энергозатраты при производстве бетонных и железобетонных изделий...
вариантах. Совершенно очевидно, что наиболее энергоемкой при бетонировании монолитных конструкций в зимнее время является стадия выдерживания бетона, обеспечивающая ускоренное приобретение им требуемой прочности[2].
По усредненным данным, удельный расход энергии при зимнем бетонировании конструкций малой массивности с модулем поверхности Мп= 8м-1, составляет 150 кВт-ч/м3. Поскольку при монтаже здания из сборных элементов заводской готовности отсутствует подобный расход энергии, то казалось бы очевиден вывод о меньшей его энергоемкости. Но если проанализировать удельные расходы энергии на заводах сборного железобетона и домостроительных комбинатах, то окажется, что они составляют от 100 до 300 кВт-ч/м3. При этом расход энергии на тепловую обработку бетона в заводской технологии, представляемый обычно в кг нормального пара, для сравнения с монолитным вариантом дан в кВт-ч. В качестве эквивалента 1 кВт-ч здесь и в последующих расчетах принят расход условного топлива в 0,328 кг, учитывающий реальный КПД тепловых электростанций.
Расходы, связанные с ускорением твердения бетона в тепловых агрегатах являются круглогодичными, в отличие от расходов при бетонировании монолитных конструкций, которые в среднегодовом исчислении для среднего климатического пояса составляют 60 кВт-ч/м3.
Таким образом, только на стадии изготовления конструкций энергоемкость монолитного здания в 2-5 раз ниже энергоемкости здания из сборных элементов.
Рассмотрим с этих позиций влияние на энергоемкость железобетонных конструкций состава бетонной смеси и степени армирования конструкций.
На производство цемента расходуется различное количество энергии в зависимости от его вида и марки (табл. 1).
Помимо расхода топлива для получения клинкера на производство 1 т цемента дополнительно расходуется кВт-ч электроэнергии. Расход энергии на производство тяжелых заполнителей составляет от 10 до 18 кВт-ч/м3. Легкие заполнители более энергоемки и расход энергии составляет при производстве керамзита:
Марка 300 -228 кВт-ч/м3;
400 -312 кВт-ч/м3;
500 -348 кВт-ч/м3;
600-372 кВт-ч/м3.
Таблица 1
Расход энергии на производство цемента
Вид цемента Марка цемента Содержание минеральных добавок, % Расход условного топлива для получения клинкера,кг/т Общий расход энергии на производство цемента, кВт-ч/т
Портландцемент 400 - 280 950
500 - 291 983
600 - 345 1145
Портландцемент с минеральными добавками 400 15 237 821
500 13 258 884
600 3-5 330 1100
Шлакопортланд -цемент 300 60 140 530
400 50 163 600
500 40 194 692
Энергоемкость искусственных пористых песков составляет от 300 до 400 кВт-ч/м3. Весьма энергоемкой составляющей является стальная арматура в железобетонных конструкциях. При производстве 1 т стали расходуется от 4200 кВт-ч для арматурных элементов до 5100 кВт-ч при применении прокатных профилей.
Таким образом, энергоемкость 1 м3 железобетонной конструкции может изменяться в довольно широком диапазоне в зависимости от вида, марки и расхода цемента, вида заполнителей и степени армирования. Так, без учета расхода на выдерживание бетона, энергоемкость 1 м3 бетонной или железобетонной конструкции может составлять от 600 до 2700 кВт-ч.
Учитывая эту составляющую энергоемкости, вернемся к примеру оценки расхода энергии при строительстве монолитного и сборного сооружения.
При проектировании монолитных сооружений оказывается возможным сократить расход цемента на 10-15%, а стали на 25-30% по сравнению с конструкцией из сборного железобетона. Таким образом энергоемкость 1 м3 бетона в монолитной конструкции на 160-170 кВт-ч меньше, чем в конструкции заводского изготовления за счет сокращения расхода энергоемких материалов. [3,4].
Совершенно очевидно, что и при реализации проекта возможны решения по снижению энергоемкости конструкций за счет: правильного подбора состава бетона, применения эффективных видов и марок малоэнергоемких цементов, дополнительного снижения расхода цемента за счет применения химических добавок и прежде всего суперпластификатора, строгом соблюдении марки стали, вида и диаметра арматуры.
Рассмотренные пути снижения энергоемкости конструкций на стадии выбора проектных решений, рационального применения тех или иных компонентов бетона характеризуют уровень косвенных энергозатрат.
Непосредственно на строительной площадке при зимнем бетонировании конструкций формируется другая часть энергоемкости конструкций-прямые затраты энергии на выдерживание бетона в зимних условиях. Спецификой энергопотребления при зимнем бетонировании монолитных конструкций является, как правило, ограниченная величина располагаемой мощности теплового источника или электрического ввода.
В этих условиях не всегда удается применить те способы и режимы теплового воздействия на бетон, которые в наибольшей степени отвечали бы специфике бетонирования конструкций или максимально снижали трудоемкость организации прогрева бетона.
В связи с, этим, на практике приходится часто решать обратную задачу-исходя из вида и величины располагаемой мощности энергоисточника на строительной площадке, а также объема одновременно выдерживаемых конструкций, устанавливать возможные удельные расходы энергии и методы выдерживания бетона.
Таким образом, исторически сложилась практика тщательного анализа энергозатрат при выборе методов зимнего бетонирования и установлении, прежде всего, продолжительности периода выдерживания бетона перед его замораживанием.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Богомолов О.В. Опыт энергосбережения на промышленных предприятиях // Деловая слава России 2014. №2(45).С.17-19.
2. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Критерий рационального использования тепловой энергии в производстве бетона и железобетонных изделий // Технологии бетонов. 2014. № 2(91).С. 32-35.
3. Куделко О.А. Использование химических добавок в монолитных бетонных и железобетонных конструкциях // Вестник полоцкого государственного университета. серия £ строительство. прикладные науки. 2010. №12.С.27-37.
4. Степанов С.В. Влияние комплексного ускорителя твердения на режим тепловой обработки мелкозернистого бетона // Известия казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. № 1(27).С.164-169.
Определение содержания и инструментария социальной политики государства
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Жадановский Б.В., Исрафилов К.А., Ахмедов А.К. Прямые и косвенные энергозатраты при производстве бетонных и железобетонных изделий, конструкций и сооружений. — Системные технологии. — 2018. — № 26. — С. 118—121.
DIRECT AND INDIRECT ENERGY CONSUMPTION IN THE PRODUCTION OF CONCRETE AND REINFORCED CONCRETE PRODUCTS, STRUCTURES AND FACILITIES Zhadanovsky BV, Israfilov K.A., Akhmedov A.K. Moscow State University of Civil Engineering
Abstract
The article considers the problems of developing ways to reduce energy intensity in the production of concrete and reinforced concrete products. Direct and indirect energy inputs for concrete concreting of concrete products, factors affecting the total energy intensity of reinforced concrete structures. Energy costs in prefabricated reinforced concrete and house-building plants are analyzed. The ways of reducing the energy intensity of reinforced concrete structures at the stage of design solutions and the rational use of certain components for concrete characterizing the level of indirect energy costs are considered.
Keywords:
Energy costs, concrete, reinforced concrete, energy, intensity, direct and indirect energy costs
Date of receipt in edition: 22.01.18 Date of acceptance for printing: 23.01.18
УДК 321
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ И ИНСТРУМЕНТАРИЯ СОЦИАЛЬНОЙ ПОЛИТИКИ ГОСУДАРСТВА
А.А. Фейфер, О.В. Иванова
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский политехнический университет», г. Москва
Аннотация
К основным инструментам государственной социальной политики государства можно отнести: социальные программы; государственные гарантии и социальные стандарты. Социальная политика государства реализуется через механизм государственных программ социального обеспечения и системы социальных услуг. В обществе рыночных отношений главную функцию социальной защиты берёт на себя государство.
Ключевые слова:
Энергозатраты, бетон, железобетон, энергоемкость, изделия, конструкции, прямые и косвенные затраты энергии. История статьи:
Дата поступления в редакцию 07.02.18 Дата принятия к печати 09.02.18
К основным инструментам государственной социальной политики государства можно отнести: социальные программы; государственные гарантии и социальные стандарты. Социальная политика призвана гарантировать населению минимальный доход; социально защищать население от болезней, инвалидности, безработицы, старости. При этом обеспечение государством минимальных условий жизни касается только тех, кто не может это сделать самостоятельно.
