Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

полимербетон пластоцементный синтетический смола мономер

Полимербетон -- это бетон, вяжущим веществом в котором служат синтетические полимеры. Полимербетон, существенно отличаясь по своим свойствам от обычных бетонов, является, по существу, новым строительным материалом. Полимербетоны целесообразно применять в тех случаях, когда требуются особо высокая химическая стойкость, повышенная прочность на удар, износостойкость, морозостойкость.

Глава 1. ПОЛИМЕРБЕТОН

Хотя идея получения полимербетонов не нова (первый патент на полимербетон получен в 1906 г. Бакеландом), применять их в строительстве начали сравнительно недавно. Постоянное расширение областей применения полимербетонов объясняется как увеличением производства полимеров, так и накоплением сведений о свойствах полимербетонов.

Составляющие полимербетонов. Вяжущие. Из полимеров для получения полимербетонов используют главным образом термореактивные, до отверждения находящиеся в жидком состоянии. К ним относятся в первую очередь эпоксидные, полиэфирные и фурановые полимеры.

Эпоксидные полимеры -- лучшие виды вяжущих веществ для полимербетона, однако широкому использованию этих полимеров препятствует их высокая стоимость. Эпоксидные полимеры отверждаются при обычных температурах, не выделяя побочных продуктов. Отвержденные полимеры обладают высокой прочностью как при сжатии, так и при растяжении, высокой ударной прочностью, относительно низкой деформативностью и хорошей стойкостью к истиранию и химической агрессии. Они надежно совмещаются практически со всеми строительными материалами. Для снижения хрупкости в эпоксидные полимеры вводят пластификаторы: внешние (например, диоктилфталат) или внутренние (отвердитель-пластификатор полисульфидный каучук-тиокол).|

Ненасыщенные полиэфиры (полиэфирмалеинаты, полиэфиракрилаты) более доступны, но они не имеют столь высоких показателей по прочности, адгезии и истираемости, как эпоксидные. К тому же стойкость к воздействию воды и щелочей у них пониженная. Полиэфиры при отверждении дают большую усадку (до 9%).

Фурановые полимеры -- одни из самых дешевых видов полимеров, широко применяемых для получения полимербетонов. Особенно распространен среди фурановых полимеров полимер на основе фурфуролацетонового мономера (ФА), отверждаемого сильными кислотами (процесс отверждения идет на холоде).

Фурановые полимеры отличаются высокой и универсальной химической стойкостью (за исключением действия органических растворителей и сильных окислителей) и хорошей теплостойкостью (до 200°). Механические свойства фурановых полимеров несколько ниже, чем у эпоксидных и полиэфирных. Недостатком этих полимеров является выделение воды в качестве побочного продукта при отверждении.

В качестве вяжущего в полимербетонах можно применять также фенолоформальдегидные, мочевиноформальдегидные и другие полимеры.

Заполнители. В полимербетонах в отличие от обычных бетонов кроме крупного и мелкого заполнителя применяют еще тонкодисперсный (порошкообразный) наполнитель.

В случае применения только мелкого заполнителя (песка) материал называют полимерраствором. Использование такого набора заполнителей позволяет снизить расход полимера и одновременно уменьшить усадку, деформативность и некоторые другие нежелательные свойства бетона.|

Для того чтобы заполнитель не ухудшал высокую химическую стойкость связующего, применяют заполнители, стойкие в соответствующих средах. При выборе заполнителей также надо учитывать возможное их взаимодействие с компонентами вяжущего. Так, для полимербетона на мономере ФА нельзя применять карбонатные заполнители (отвердитель-кислота). Заполнители получают в основном измельчением химически стойких горных пород (андезит, базальт, кварцит, туф). Очень хорошими заполнителями являются графит, уголь и кокс.

Минеральные заполнители имеют в 5--10 раз больший модуль упругости, чем полимерное связующее, что приводит к большим напряжениям на границе полимер -- заполнитель и, как следствие, к понижению прочности полимербетона. Для снижения этого нежелательного явления в качестве тонкодисперсного наполнителя можно использовать материалы с близким к связующему модулем упругости, например порошки химически стойких полимеров (суспензионный ПВХ и т. п.).

Особенности технологии полимербетонов. Свойства полимербетона во многом зависят от подбора его состава. Основная цель подбора состава полимербетона -- обеспечение минимального расхода полимерного вяжущего при получении требуемых физико-механических свойств бетона (прочности, плотности, стойкости и т. п.).

Экономия этого материала диктуется не только высокой стоимостью полимеров, но и ухудшением некоторых показателей полимербетона при увеличении расхода вяжущего сверх оптимального.

Уменьшить расход вяжущего можно правильным подбором зернового состава заполнителей. Обычно применяют тощие полимербетоны с соотношением полимера к наполнителю от 1:5 до 1:12 (по весу), что соответствует расходу 100--200 кг полимера на 1 м? бетона.|

Перемешивают и укладывают полимербетон теми же методами, что и обычный бетон, с применением стандартного оборудования. В ряде случаев для перемешивания полимербетонной смеси требуется подогревать ее.

Необходимые условия и продолжительность твердения полимербетона зависят от вида полимера, вида и количества отвердителя. Твердеть полимербетон может при обычной температуре ("холодное" отверждение) и в условиях подогрева до 40--80°. В последнем случае бетон твердеет быстрее и достигается большая степень отверждения полимера.

Приобретение полимербетоном эксплуатационной прочности, как правило, продолжается не более суток. До момента полного отверждения полимербетон очень чувствителен к действию воды. Не допускается использовать влажные сырьевые компоненты или наносить полимербетон на влажное основание. В первом случае сильно понижаются механические свойства полимербетона (например, использование песка с влажностью 3--4% понижает прочность полимербетона на полиэфирном связующем в 5 раз). Во втором случае резко уменьшается сцепление полимербетона с основанием.

Свойства полимербетонов. Объемная масса полимербетонов, зависящая в основном от вида и количества заполнителя, находится обычно в пределах 1800--2200 кг/м?.

Прочность полимербетонов определяется их составом и в некоторой степени режимом твердения.

Сравнение механических свойств полимербетонов и обычных бетонов показывает, что прочность при сжатии у полимербетоноп выше в 2--3 раза, прочность при изгибе выше в 6--10 раз, для полимербетонов характерна меньшая разница между прочностью при изгибе и при сжатии; удельная ударная вязкость полимербетонов выше в 5--10 раз. Модуль упругости полимербетонов в 1,5--2 раза ниже вследствие высокой ползучести, присущей всем полимерным материалам. При обычных температурах полимербетоны неспособны длительно выдерживать нагрузки, составляющие более 40--50% от разрушающих, так как начинаются незатухающие деформации ползучести, приводящие через некоторое время к разрушению бетона. При температуре 60--90° (зависит от вида полимера) незатухающая ползучесть начинает появляться уже при небольших нагрузках (10--15% от разрушающих). При температурах выше 90° полимербетоны постепенно полностью теряют несущую способность.

Ценным качеством полимербетонов по сравнению с цементными является низкая истираемость, в особенности бетонов на эпоксидных и фурановых полимерах

Полимербетоны обладают отличной адгезией к большинству сухих строительных материалов. Наибольшей адгезией обладают эпоксидные полимербетоны. Например, прочность сцепления их с цементным бетоном выше, чем прочность последнего при растяжении.

Плотное строение и водостойкость составляющих полимербетона придают ему практически полную водонепроницаемость. Водопоглощение полимербетонов не превышает 0,5--1%. Как следствие водонепроницаемости и низкого водопоглощения, у полимербетонов очень высокая морозостойкость (более 300--500 циклов).

Одним из главных преимуществ полимербетонов, определяющим область их применения, является высокая химическая стойкость

В отличие от обычного цементного бетона полимербетон обладает высокой стойкостью к действию кислот, растворов солей и нефтепродуктов. Стойкость полимербетона в той или иной среде зависит от вида полимерного вяжущего, стойкости заполнителей и ряда других факторов. Например, для кислотостойких бетонов необходимо применять кислотостойкие заполнители (кварц, андезит, графит и т. п.). Для обеспечения высокой стойкости, безусловно, необходима плотная структура полимербетона.

Влияние полимерного связующего сказывается и на термических свойствах полимербетона. Коэффициент температурного расширения полимербетонов выше, чем у обычного бетона, вследствие высокого коэффициента температурного расширения полимерного связующего, равного 0,5--1,0·10^-3 1/град, т. е. в 5--10 раз выше, чем у стали и цементного камня. Поэтому для снижения температурных деформаций полимербетона желательно уменьшать расход полимерного связующего. Теплопроводность полимерных бетонов ниже, чем у цементных.

Как было показано выше, существенным недостатком полимербетонов является сравнительно низкая термостойкость. Предельные температуры, в которых можно эксплуатировать конструкции из полимербетонов, не превышают 150--180°.|

Область применения полимербетонов. Полимербетоны применяют для устройства монолитных бесшовных полов, отделочных и защитных покрытий строительных конструкций, ремонта и омоноличивания бетонных элементов, изготовления полимербетонных элементов и пр. Но, как было отмечено выше, применять полимербетоны особенно целесообразно для изготовления химически- и морозостойких конструкций. В связи с этим наибольшее распространение полимербетоны получили для защитных покрытий строительных конструкций и технологических установок химических предприятий, а также для устройства бесшовных полов. Такие полы и покрытия нетрудоемки в изготовлении; они легко поддаются ремонту и восстановлению.

Из полимербетонов изготовляют элементы наружной облицовки гидротехнических сооружений, работающих в особо тяжелых условиях -- абразивный износ, постоянное действие воды, частое замораживание и т. п.

Полимерные растворы и мастики используют для склеивания, замоноличивания и ремонта бетонных и железобетонных конструкций. При этом прочность склейки обычно превышает прочность склеиваемой (омоноличиваемой) конструкции. Растворы и мастики применяют также для кладки из кислотоупорных кирпичей и приклейки кислотоупорной плитки.

Представляет интерес использование крупнопористого полимербетона (с объемной массой менее 500 кг/м?) на особо легких заполнителях (перлит, керамзит) для теплоизоляции. Использование полимерного вяжущего вместо минерального позволяет ощутимо уменьшать теплопроводность и объемную массу таких бетонов.

Глава 2. ОБЩАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИМЕРБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Технология полимербетонов

Первый этап технологии полимербетонов -- подготовка сырьевых компонентов. Влажность наполнителей и заполнителей полимербетонов должна быть не более 0,5 ...1 %. Это объясняется тем, что прочность и другие свойства полимербетонов ( 5) резко падают при использовании влажного заполнителя: тончайший слой воды на частицах заполнителя ухудшает твердение полимерного вяжущего и снижает его адгезию к ним. Поэтому заполнители и наполнители сушат в барабанных сушилках при температуре 80...110°С и обязательно охлаждают перед дозированием до нормальной температуры.

В качестве наполнителя используют тонкомолотый андезит 0,5 м2/г), а также различные, в том числе и кварцевые, наполнители, но с обязательной модификацией их поверхности.

Синтетические смолы и отвердители перед употреблением доводят до необходимой вязкости нагревом или введением растворителей. Например, бензосульфокислоту (БСК) нагревают до плавления (35...40еС) или растворяют в спирте или ацетоне.

Приготовление полимербетонных и мастичных смесей при малой потребности производится вручную или на лабораторных смесителях. При большой потребности в смеси используют быстроходные смесители; можно также использовать стандартные растворо- и бетоносмесители. Существует несколько способов приготовления полимербетонных смесей, различающихся порядком смешения компонентов.

Наиболее эффективно раздельное получение смеси: сначала готовится связующее, а затем оно вводится в подготовленную смесь заполнителей. Связующее готовят в быстроходных смесителях (30...60 с) или раство-росмесителях. Готовую смесь сразу же загружают в бетоносмеситель, где уже находятся предварительно перемешанные и обработанные модифицирующие добавки (ПАВ или небольшим количеством связующего) заполнителя. Продолжительность перемешивания заполнителей со связующим 1,5...2 мин Введение части смолы (мономера) в бетоносмеситель с заполнителями имеет целью создание на поверхности заполнителей тонких пленок смолы. В этом случае при последующем введении связующего заполнитель уже не будет адсорбировать смолу из связующего и прочность контактных слоев связующего не снизится, как это имеет место при введении связующего в необработанный заполнитель.

Двухстадийное получение смеси имеет ряд преимуществ: сокращается общая длительность цикла перемешивания и уменьшается расход смолы (мономера); связующее получается более однородным по составу, и его можно подогреть или охладить в процессе приготовления с целью регулирования вязкости и жизнеспособности, а также провести вакуумирование для удаления вовлеченного воздуха и повышения прочности.

При выборе объема замеса необходимо помнить о малой жизнеспособности полимербетонных смесей и назначать его, исходя из возможности уложить смесь на место немедленно после перемешивания. В противном случае из-за большого количества теплоты, выделяющейся при взаимодействии смолы и отвердителя, может произойти быстрый саморазогрев смеси, ведущий к еще большему ускорению отверждения смолы и преждевременному схватыванию смеси.

Вследствие значительно более высокой вязкости и липкости полимербетонных смесей они требуют более интенсивных методов уплотнения (повышения частоты или амплитуды виброуплотнения, использования пригруза), чем цементно-бетонные смеси.

Чтобы беспрепятственно снимать опалубку или вынимать поли-мербетонные изделия из форм, используют смазочные составы. Так, при формовании изделий из полимербетона на ФАМ применяют смазку, состоящую из (% по массе): эмульсола ЭТ(А) -- 55...60; графитового порошка, сажи -- 35...40 и воды -- 5...10. Для эпоксидных полимербетонов эффективно смазывание щелочными водными растворами с наполнителями.

Полимербетоны и мастики могут твердеть при обычной температуре, но набор прочности в таких условиях иногда продолжается долго -- до 100...300 сут. Поэтому для быстрого получения материала с большой прочностью желательно прогревать полимербетон при температуре 80...100°С. Режим прогрева зависит от вида полимерного связующего. Отрицательно влияет на твердение полимербетона повышение влажности окружающей среды.

Твердение полимербетонов сопровождается усадкой вследствие уменьшения объема полимерного связующего при перегруппировке его молекулярной структуры (укрупнении молекул и образовании пространственных сетчатых связей). У чистых полимерных связующих усадка достигает больших значений: 1...2% -- для эпоксидных смол, 7...9% -- для полиэфирных. Снижают усадку введением наполнителей и заполнителей, т. е. уменьшением доли полимера в объеме полимербетона. Так, у полимербетонов на полиэфирных смолах усадка составляет 0,3...0,5%, у полимербетонов на мономере ФА -- 0,1 ...0,2, а у эпоксидных полимербетонов - 0,05...0,1 % (т. е. величины более низкие, чем у обычных бетонов).

Для снижения расхода полимера и повышения механических свойств полимербетона используют так называемую каркасную технологию, сущность которой заключается в раздельном формировании макро- и микроструктурных элементов полимербетона с последующим их объединением в единой структуре.

В соответствии с этой технологией гранулы крупного заполнителя предварительно обрабатывают связующим (клеящим веществом) и укладывают в форму или опалубку. В результате твердения клеящего вещества образуется каркас будущего полимербетона в виде затвердевшего крупнопористого бетона. Расход клеящих веществ составляет 0,1...1,0% от массы заполнителя. В качестве клеящего вещества могут быть использованы различные органические (например, латексы СК, ПВА дисперсия и т. п.) и неорганические (жидкое стекло, цемент и т. п.) вяжущие. Пустоты в образовавшемся каркасе заполняются полимерным связующим оптимального состава. Для заполнения можно использовать метод вакуумирования или повышенного давления.

Каркасная технология позволяет снизить на 10.-15% расход полимерного связующего с обеспечением повышенных физико-механических свойств бетона. При формовании полимербетона на легких пористых и полых заполнителях каркасная технология исключает необходимость пригруза и интенсивного виброуплотнения смеси.

Изобретение относится к производству полимербетона (ПБ) для строительных целей. В частности, рассматриваемый ПБ предназначен для использования в строительных изделиях, производстве облицовочных плит для жилых и производственных зданий. Может быть также использован и для других целей.

Полимербетон является композиционным материалом на основе синтетических смол и минеральных наполнителей. Изделия и конструкции из них имеют высокие механические характеристики, обладают высокой теплостойкостью, морозостойкостью, износостойкостью, низкой водопроницаемостью, малой полимерационной усадкой и теплопроводностью. Облицовка зданий плитами из ПБ значительно снижает теплопотери в отапливаемый сезон и сохранит здание от вредного влияния климатических воздействий (осадков, ветра и др.), что продлит сроки службы зданий. В настоящее время в качестве связующего в ПБ используется, как правило, только эпоксидные, полиэфирные и карбамидные смолы. Большое внимание при этом уделяется экологической частоте ПБ и его производства. Исходя из этого, в изобретении в качестве связующего используют карбамидную смолу, а в качестве катализатора насыщенный раствор хлорного железа. Полимеризационная усадка карбамидной смолы в 5-10 раз ниже усадки эпоксидных и полиэфирных смол. Стоимость тонны карбамидной смолы в 10-20 раз ниже стоимости тех же смол. Сырьевая база карбамидных смол значительно шире по сравнению с другими.

Существенным моментом в производстве изделий из ПБ является нахождение наиболее простого способа регулирования жизнеспособности полимербетонной смеси. Под жизнеспособностью понимается время, в течение которого сохраняются реологические свойства незаполимеризованной полимербетонной массы, позволяющие заполнять формы согласно технологическому регламенту.

В строительной практике известны полимербетонные смеси на основе карбамидных смол (1).

Этот состав имеют достаточно хорошие механические характеристики, стойки к воздействию агрессивных сред, водостойки и могли бы с успехом использоваться в строительстве. Однако, имеет существенный недостаток. В качестве отвердителей и катализаторов в состав входят сильно ядовитые и токсичные вещества солянокислый анилин, анилин, этилендиамин. Эти компоненты создают вредную экологическую среду в процессе производства полимербетонной смеси и в процессе эксплу- атации изделий из него. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является полимербетонная смесь, включающая мас. Карбамидная смола 8-15 Хлорное железо 0,012-0,022 Оксид кремния 0,228-0,428 Минеральный наполнитель 91,76-84,55 (2)

Комплексный катализатор отверждения подготавливают следующим образом. Хлорное железо и оксид кремния (в отношении 1:20) размалывают в вибромельнице до удельной поверхности 10⁷см²/г. При совместном помоле хлорного железа и оксида кремния образуется комплексное соединение, обладающее каталитической активностью.

Однако хлорное железо очень гигроскопичного и в естественном состоянии находится в виде концентрированного раствора с осадком, т.к. сильно поглощает влагу из воздуха. Растворимость в воде FeCl₂ 40,5% FeCl₃ 47,9% Поэтому хлорное железо перед совместным помолом с оксидом кремния требует просушки до соответствующего состояния и поддержания в этом состоянии в процессе помола вплоть до смешения с другими компонентами ПБ. Это исключает возможность гибкой регулировки содержания катализатора отверждения в смеси, т.е. исключает возможность гибкой регулировки жизнеспособности ПБ массы, усложняется технология его изготовления.

Другим недостатком прототипа является наличие многоступенчатого режима отверждения полимербетонной массы при относительно высоких температурах. Вначале после заполнения в формы, температура смеси повышается до 80^оС в течение 2 ч, затем выдерживается при этой температуре в течение 10 ч, после чего температура снижается до 20^оС в течение 2 ч. Для этого требуются специально оборудованные термокамеры, значительная теплоэнергия и дополнительное рабочее время. Целью изобретения является регулирование жизнеспособности, отверждение при 20-25^оС, увеличение водостойкости, а также повышение экологической чистоты и снижение стоимости.

Карбамидная смола (ГОСТ 14231-88) является связующим компонентов ПБ смеси. Она представляет водную суспензию, негорючую, невзрывоопасную. Удельный вес 1,15-1,27 г/см³. Обладает незначительной токсичностью, обусловленной наличием в смоле свободного формальдегида. Формальдегид газ, оказывающий раздpажающее действие на слизистую оболочку глаз, носа и верхних дыхательных путей. Содержание свободного формальдегида в смоле колеблется в пределах 0,9-3% а в ПБ до 0,18-0,6% Выделяется свободный в смоле формальдегид в процессе переработки и эксплуатации отвержденных смол.

Полимеризационная усадка карбамидной смолы не более 0,26% Эпоксидные и полиэфирные же смолы дают при полимеризации усадку 1,6-7,5% Катализатором отверждения является хлорное железо FeCl₂ или FeCl₃ яFeCl₂ кристаллический порошок зеленовато-серого цвета. Плотность 2,92 г/см³, растворимость в воде 40,5% FeCl₃ кристаллический порошок коричнево-черного цвета, плотность 2,8 г/см³, растворимость в воде 47,9% В силу большой гигроскопичности хлорное железо, поглощая влагу из воздуха, в естественном состоянии находится в виде насыщенного водного раствора. Твердые наполнители состоят из трех фракций мелкой (фарфоровая мука), средней (кварцевый песок) и крупной (фарфоровый бой). Эти ингредиенты имеют широкую сырьевую базу.

Фарфоровый бой и фарфоровая мука получаются грохочением отходов производства высоковольтных изоляторов бракованных или разбитых при их производстве. Фарфоровый бой твердые частицы размером 2-5 мм. Фарфоровая мука белый порошок с размерами не более 0,04 мм. Кварцевый песок твердое сыпучее вещество с размерами частиц 0,1-0,6 мм. С целью увеличения водостойкости полимербетона вводится пластификатор трансформаторное масло. Излишки его мигрируют, но часть сохраняется в полимербетоне в течение всего времени эксплуатации. Трансформаторное масло маслянистая жидкость с вязкостью 30-40 П, не токсичное. Токсичные свойства карбамидной смолы определяются количеством содержащегося в нем свободного формальдегида. С целью блокировки его в состав полимербетонной смеси вводится уксусный ангидрид, чем и достигается его экологическая чистота. Технический уксусный ангидрид (ГОСТ 21039-75) бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом, легковоспламеняющаяся. Мол.м. 102,09. О токсичности уксусного ангидрида в ТУ не упоминается.

Способ приготовления полимербетонной смеси заключается в следующем. После дозировки компонентов в карбамидную смолу последовательно вводят насыщенный раствор хлорного железа, трансформаторное масло, уксусный ангидрид, фарфоровую муку и перемешивают 2-3 минуты. Затем кварцевый песок и фарфоровый бой и процесс перемешивания продолжают до получения гомогенной смеси. После этого смесь укладывают в формы и уплотняют на виброплощадке.

Отверждение полимербетонной смеси в формах длится 12-15 ч при 20-25^оС. (Повышение температуры отверждения ускоряет процесс отверждения). Затем изделия извлекают из формы, и они готовы к использованию. Доотвердждение состава может длиться в течение месяца, за это время материал упрочняется не менее, чем на 20% Таким образом, использование в качестве катализатора отверждения насыщенного раствора хлорного железа позволяет: исключить из технологической цепи многоступенчатый температурный режим отверждения полимербетонной смеси в специальных термокамерах, проводить его при нормальной температуре, что снижает его стоимость. Легко регулировать жизнеспособность полимербетонной смеси. Замена комплексного катализатора отверждения прототипа одним из его компонентов хлорным железом не дает какого-либо качественного эффекта. Наоборот, после отверждения такая смесь получается рассыпчатой и не пригодной для практического использования. Только использование хлорного железа в его естественном состоянии в комплексе с транс- форматорным маслом приводит к новым качественным результатам. В то же время трансформаторное масло играет роль пластификатора, увеличивает водостойкость.

Процентное содержание катализатор отверждения оказывает значительное влияние на живучесть ф полимербетонной массы. Для развития партий смолы она несколько различна, но вид ее остается неизменным. Содержание уксусного ангидрида в полимербетонной смеси определяется содержанием в карбамидной смоле свободного формальдегида, т.е. маркой смолы. Уксусный ангидрид не влияет на механические характеристики ПБ. Прочность ПБ определена по ГОСТ 10180-78. Размеры образцов 30х30х30 мм. Водопроницаемость и коэффициент стойкости к воде определяются по ГОСТ 12330-78.

Глава 3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРБЕТОНОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

В настоящее время стоимость синтетических смол и мономеров все еще довольно высока, поэтому стоимость нолнмербетонов в основном определяется стоимостью полимерного связующего. По мере развития химической промышленности и увеличения производства мономеров и олигомеров их стоимость будет непрерывно уменьшаться. Улучшается и качество выпускаемых продуктов, что позволило разработать ряд новых видов полимербетонов на более дешевых фенолоформальдегидных, карбамидных и других смолах. Работы в этом направлении будут продолжаться и в дальнейшем. В то же время, судя но опыту ценообразования на мировом рынке, это снижение имеет определенные пределы и цены на смолы останутся в 10---20 раз выше цен на минеральные вяжущие. Как показала экономическая оценка, сравнение стоимости синтетических смол со стоимостью портландцемента или других вяжущих приводит к неправильным выводам. Так как в полимербетонах количество связующего составляет не более 10% но общей массе, а трудозатраты на изготовление примерно те же, что и при изготовлении цементных бетонов, более правильное представление дает отпускная стоимость конструкций, выполненных из тех и других материалов.

Расчеты показывают, что конструкции из тяжелых армополимербетоиов дороже аналогичных железобетонных в 2--4 раза. В то же время более высокая прочность армополимербетоиов позволяет значительно сократить материалоемкость. В некоторых случаях объем армоно-Лимербетонных конструкций можно уменьшить в 1,5-- 2 раза но сравнению с железобетонными. При этом отпадает необходимость в многодельной и дорогостоящей химической защите железобетон и их конструкции. О учетом снижения материалоемкости и стоимости химической защиты исходная стоимость армонолимербетонных конструкций приближается к стоимости железобетонных конструкции, а в некоторых случаях она может быть и ниже. Если учесть, что в условиях интенсивного воздействия агрессивных сред долговечность армополимербетонных конструкций в 3--5 раз выше железобетонных с химической защитой, то станет очевидна высокая их надежность и рентабельность.

Анализ внедрения конструкций и изделий из армо-полимербетонов в различных отраслях промышленности и народного хозяйства, выполненный НИИЖБом, Гии-роцветметом. Донецким ПромстройНИПнроектом, Институтом сейсмостойкого строительства и другими организациями, показал высокую экономическую эффективность таких конструкций.

Например, при внедрении легких, химически стойких полимербетонных плит для покрытия пола в животноводческих комплексах Краснодарского края в зависимости от вида используемого связующего экономическая эффективность составляет 2,5--9,6 руб/м². Внедрение декоративно-отделочных илит из полимербетона на полиэфирных смолах, изготовляемых в Ашхабадском цехе обеспечивает головой экономический эффект 25 руб/м2. Годовой экономический эффект от внедрения тюбингов из иолимербетонов на основе феполоформальдегидных смол на шахтах объединения "Проконьевуголь" около 40 руб/м3. Анализ показал, что наибольшая экономия была получена при внедрении армополимербетонных конструкций и баковой аппаратуры на предприятиях цветной металлургии. Применение иолимербетонов при изготовлении баковой аппаратуры только на двух предприятиях дало возможность отказаться от различных футеровок, сэкономить около 1000 т свинца и большое количество графитовых блоков, уменьшить трудоемкость изготовления аппаратуры в 5--15 раз, увеличить срок службы конструкций в 5 раз, снизить расход электроэнергии при эксплуатации каждой ванны примерно на 1000 кВт-ч в год, сократить утечку блуждающих токов в 10 раз, а также повысить качество получаемого цветного металла [1161. Внедрение полимербетона в цехах с сильноагрессивной средой обеспечивает годовую экономию от 200 до 600 руб. на каждый кубометр полимербетона.

Приведем пример расчета экономической эффективности внедрения армополимербетонных ванн в цехах электролиза меди средней мощности в сравнении с традиционным вариантом, когда ванны изготовлены из железобетона, а в качестве химической защиты используются вкладыши из винилпласта. В Гипроцветмсте выполнены расчеты экономической эффективности для большинства армополимербетонных конструкций, которые применяются в цветной металлургии. При строительстве нового цеха электролиза цветных металлов такой же мощности, в котором кроме электролизных ванн будут использованы и другие виды армополимербетонных конструкций, годовая экономия составит около 7 млн. руб.

Следует отметить, что учет экономических факторов при разработке и внедрении новых производств, а также новых материалов и конструкций на их основе может дать реальную картину экономической эффективности лишь при условии, что он опирается на достаточно обоснованные закономерности, отражающие реальную взаимосвязь между затратами труда, материалов, энергии, качеством и стоимостью конечного продукта.

До недавнего времени вопросам конкретной экономики в строительстве не уделялось должного внимания, и это во многих случаях приводило к тому, что действующие цены не отражали фактических затрат труда на производство того или иного изделия и не учитывали их срока службы. Следовательно, такие цены не могли быть положены в основу строгого экономического расчета или анализа.

Существовавшая методология ценообразования, учитывала лишь затраты труда и стоимость материала при изготовлении изделия, принимала заключенный в оборудовании труд овеществленным, т. е. бесплатным, и не учитывала качество выпускаемого изделия и его срок службы. Такая методология порождала ряд экономических противоречий между интересами конкретных предприятий и народным хозяйством в целом. Сущность этих противоречий можно показать на следующем примере. Замена железобетонных колонн подванных эстакад с многодельной химзанштой на армополимербетонные не только резко снижает материалоемкость II трудозатраты на их изготовление и монтаж, но и приводит к значительному повышению качества и долговечности таких конструкций. Однако эффект повышения качества и срока службы не только не представляет интереса для строительных трестов, поскольку действующая система ценообразования не предусматривает дифференциации цен в зависимости от их качества и срока службы, но во многих случаях снижает для них показатели выполнения плана в рублях.

Технологический процесс изготовления изделии и конструкций из бетонов в зависимости от типа производства, вида принятого связующего и применяемого оборудования может иметь различные варианты. Поэтому при организации производства и разработке технологии исходя из реальных условий необходимо выбрать такой процесс, который будет обеспечивать необходимую производительность при наименьшей себестоимости и высоком качестве выпускаемой продукции.

Известно, что для конкретного цеха или предприятия, приступающего к выпуску повой продукции из полимер-бетонов, организация производства начинается с проведения необходимых научно-исследовательских работ, проектирования комплекса из стандартного и нестандартного оборудования, его изготовления, наладки и завершающей стадии--пуска промышленного предприятия.

Экономический эффект от внедрения нового прогрессивного оборудования или строительной конструкции обусловлен несколькими источниками. Их следует рассматривать как с точки зрения интересов предприятия, так и с точки зрения интересов всего народного хозяйства.

Первым источником экономии является увеличение производительности предприятия. Дополнительный эффект от этого источника получит и народное хозяйство, поскольку увеличение производительности предприятия эквивалентно строительству добавочной производственной мощности.

Вторым источником эффективности является экономия материалов и энергии. Кроме экономии, получаемой предприятием, народное хозяйство также получит дополнительный эффект, так как уменьшение потребления материалов и энергии эквивалентно строительству новых производственных мощностей, производящих материалы и энергию.

Третьим источником экономии является экономия рабочей силы, которая особенно ощутима в отдаленных районах.

Четвертым источником эффективности является улучшение качества продукции. Если себестоимость продукции непосредственно зависит от качества, то предприятие реально ощущает этот эффект. В большинстве случаев цена продукции от ее качества не зависит. При такой системе предприятие, стремясь к снижению себестоимости продукции, оказывается заинтересованным скорее в ухудшении качества, чем в его улучшении. С позиции народного хозяйства качество определяет ценность изделия для потребления, так как улучшение качества увеличивает надежность и срок службы конструкции. В конечном итоге качество оказывается эквивалентным количеству. Взаимную связь количество -- качество можно характеризовать коэффициентом качества.

Непременным условием экономической эффективности внедрения нового промышленного предприятия является определенный срок окупаемости капиталовложений. При правильно выбранном технологическом процессе и соответствующем оборудовании срок окупаемости, как правило, ниже нормативного времени и составляет не более двух -- трех лет.

При расчете экономической эффективности необходимо учитывать также фактор времени, который сказывается в том, что экономия, полученная в разные сроки, неэквивалентна: чем позднее получен экономический эффект, тем меньше его ценность. Например, 1 руб., сэкономленный через 10 лет, эквивалентен 39 коп., сэкономленным сегодня, а через 20 лет эквивалентен лишь 15 коп. Чтобы учесть это обстоятельство, необходимо разновременные экономические эффекты привести к одному моменту при помощи функции выгод.

Коэффициент о. рекомендуется принимать равным 0,1.

За начало времени отсчета (т = 0) может быть принят момент пуска предприятия, тогда время т до куска системы следует принимать с отрицательным знаком. За начало отсчета времени можно считать и момент вложения средств. В этом случае т всегда положительно. Каждый из этих способов имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Доходы или расходы могут быть единовременными, пропорциональными времени и со сложной зависимостью от времени. В первом случае доходы (расходы) равны Х/?(0)г, где R -- единовременный доход (расход) при т-0.

Па диаграмме линия А характеризует затраты, связанные с созданием и пуском оборудования. С момента ввода в эксплуатацию оборудования оно начинает давать определенный экономический эффект, который на диаграмме показан линией Д. Одновременно с этим предприятие начинает вести расходы на содержание (обслуживание, ремонт и амортизацию), показанные линией Б. Линия В изображает капитальные затраты на оборудование. Сложив линии Б и В, мы получим линию Г, которая характеризует общие затраты на оборудование. Исключив расходы на содержание оборудования из соответствующих сумм экономического эффекта, определяют экономию эксплуатационных издержек -- линия #. Эта линия получается в результате вычитания линии Б из линии Д.

В течение определенного времени после пуска оборудования получаемый доход (экономия издержек) идет на покрытие капитальных затрат. Исключение капитальных затрат из дохода обусловливает перемещение основания линии Я из точки 2 в точку /, после чего она займет положение, обозначенное на диаграмме линией Э. Эта линия характеризует окончательный экономический эффект, получаемый предприятием в результате внедрения нового оборудования и прогрессивных строительных конструкций. Точка 3 в месте ее пересечения с осью времени т характеризует срок окупаемости данного предприятия 7Vuip, годы, который может быть определен по формуле:

Еще более ощутимые результаты будут получены, если рассматривать эту систему с позиций народного хозяйства. В этом случае в большей степени повышается экономия эксплуатационных издержек и значительно сокращаются сроки окупаемости капитальных затрат.

Из приведенных технико-экономических расчетов видно, что переход на изготовление химически стойких армополимербетонных строительных конструкций, особенно баковой аппаратуры для промышленных предприятий с наличием высоко агрессивных сред, вместо железобетонных с многодельной химической защитой позволяет сократить до минимума расход пока еще дорогих и дефицитных полимерных материалов, снизить общую материалоемкость конструкций, в 2--3 раза уменьшить трудоемкость, в десятки раз сократить утечку электротока и в 3--5 раз увеличить срок службы. Перечисленные преимущества позволили на действующих предприятиях получить реальный экономический эффект от 200 до 600 руб. на 1 м3 внедренного армонолимербетона.

ЛИТЕРАТУРА

1. Красовицкий Ю.В., Батищев В.В., Иванова В.Г., Новый подход к проблеме энергосберегающего сухого пылеулавливания при производстве строительных материалов. // Строительные материалы. № 4, 2004. ж. с. 2

2. Байтренас П.Б. Обеспыливание воздуха на предприятиях стройматериалов. М., 1990. - 15-17 с.

3. Бобровников Н.А. Охрана воздушной среды на предприятиях строительной индустрии. М., 1981. - с. 6-9, 52-54

4. Банит Ф.Г., Мальгин А.Д. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов. М., 1979. - с. 56-59, 160-163

5. Азаров В.Н., Системы аспирации дымовых и леточных газов производства карбида кальция. // Стройматериалы.№ 11, 2002, с. 20-21

6. Гришин П.Г. Шлегель И.Ф. Булгаков А.Н., Система очистки дымовых газов в линии подготовки пресс порошка ШЛ310 // Стройматериалы. 6 / 2002, стр. 44-45.

Размещено на Allbest.ru