Строительство и производство строительных материалов, изделий и конструкций — Магистратура — Satbayev University
|
Группа ОП |
Предметы КТ |
|
|
M124 Строительство |
Строительные материалы |
Технология строительного производства |
|
M125 Производство строительных материалов, изделий и конструкций |
Строительные материалы |
Технология бетона |
Подготовка специалистов в области проектирования, строительства и эксплуатации объектов промышленного и гражданского назначения, строительных материалов и изделий, пользующихся спросом, а также деревообработки и новейших технологий производства строительных материалов, изделий и конструкций.
Предмет профессиональной деятельности – строительные материалы и конструкции; технологии их производства, проектирование предприятий строительных материалов, а также зданий для строительного, нефтяного, газового и транспортного секторов экономики Выпускники получают академическую степень магистра техники и технологий при обучении 1,5 года или магистра технических наук при обучении 2 года.
Магистранты освоят новейшие достижения в области строительства, строительных материалов, изделий и конструкций; моделирования систем; в технологии и организации строительного производства; современные программные продукты; правила и условия выполнения строительно-монтажных работ.
Вы получите знания о производстве и использовании строительных конструкций, выполненных из железобетона, металла, камня, дерева и пластмасс при различных видах напряженного состояния; о методах расчета и конструирования одно- и многоэтажных промышленных и гражданских зданий; о технологии возведения сборных и монолитных зданий; разработке и внедрении новых строительных материалов, энерго и ресурсосберегающих технологий и технологических линий.
Вы будете понимать нюансы этапов и технологии производства строительных материалов, их химический состав и свойства, все особенности реконструкции, монтажных и проектировочных работ при возведении различных конструкций, зданий и сооружений.
Вы сможете квалифицированно производить соответствующие расчеты для элементов и сооружений, качественно оформлять технические решения, разрабатывать технические задания на строительство и реконструкцию с учетом требований экологии и безопасности.
Магистранты проходят профессиональную, научно-исследовательскую и научно-педагогическую практику в ведущих мировых университетах и могут обучаться в течение семестра за рубежом по программам академической мобильности.
Магистерская программа дает углубленные знания по специальности и возможность возглавлять команды проектировщиков, инженеров-технологов, работающих над проектами.
Выпускники работают на инженерных должностях в конструкторских бюро, проектных институтах, строительных фирмах, на предприятиях по производству строительных материалов, изделий и конструкций (заводы по выпуску вяжущих веществ, бетонных и железобетонных изделий, керамических строительных материалов, кровельных материалов и изделий), на строительстве промышленных и гражданских зданий.
Производство строительных материалов, изделий и конструкций
Код и наименование направления подготовки:
08.03.01 Строительство
Уровень образования
Высшее образование — Бакалавриат академический
Квалификация
Бакалавр
Формы и сроки обучения:
Очная: 4г
Заочная: 4г 6м
Информация по образовательной программе
Описание образовательной программы
Календарный учебный график
Рабочие программы дисциплин
Аннотации к рабочим программам дисциплин
Рабочие программы практик
Аннотации к рабочим программам практик
Методические и иные документы, разработанные ОО для обеспечения образовательного процесса
Готовые бизнес планы по производству строительных материалов
Настоящий бизнес план рассчитан на инвестирование в производство пиломатериала.
На начальном этапе завод планирует выпускать следующую продукцию: сваи; лотки; кольца. Подробнее…Настоящий бизнес план рассчитан на инвестирование в открытие мини-завода по производству цемента. Цель разработки бизнес плана: для привлечения инвестора; Объем работы: 36 страниц; Горизонт бизнес планирования: 2 года. Основным и первоначальным продуктом будет цемент марки 500. Также предполагается производство цемента марки 400, а по заявке клиента можно будет изготавливать цемент марки 300. При проведении анализа рынка сделан вывод об отсутствии резких колебаний выручки в течение года. Однако присутствует сезонность, спад на производство цемента приходится на зимние месяцы (декабрь, январь, февраль).
Настоящий бизнес план рассчитан на инвестирование в строительство бетонного завода. Цель разработки бизнес плана: привлечение кредита банка; Объем работы: 85 страниц; Горизонт бизнес планирования: 7 лет. Для организации бетонного завода планируется сделать следующие инвестиции: приобретение производственных помещений с участком земли; приобретение оборудования бетонного завода стационарного типа HSZ-50; приобретение автобетоносмесителей в количестве 2 шт.
Настоящий бизнес план рассчитан на инвестирование в производство строительной извести объемом 4 000 тонн в месяц. Цель разработки бизнес плана: для привлечения инвестора; Объем работы: 98 страниц; Горизонт бизнес планирования: 5 лет. Реализация произведенной строительной гашеной извести будет производиться преимущественно на территории региона, где на момент реализации проекта нет своих производителей, и всю продукцию приходится привозить из других регионов, что ведет к ее существенному удорожанию. К моменту начала реализации проекта уже получена лицензия на разведку и добычу сырья, произведена разведка и взяты все необходимые анализы. …
Настоящий бизнес план рассчитан на инвестирование в организацию производства лакокрасочных материалов.
Цель разработки бизнес плана: для заключения социального контракта самозанятыми и ИП; Объем работы: 29 страниц; Горизонт бизнес планирования: 3 года. В рамках реализации проекта планируется открыть небольшое производство лакокрасочной продукции, сбыт которой преимущественно будет происходить на территории региона присутствия. В течение 2-3 лет работы предполагается занять 3-4 % регионального рынка лакокрасочной продукции и начать работу по выходу на рынки соседних регионов. Реализации этой стратегии благоволит и рыночная ситуация, где наблюдается устойчивая тенденция изменения потребительских предпочтений в …
Настоящий бизнес план рассчитан на инвестирование в производство сэндвич-панелей. Цель разработки бизнес плана: для привлечения кредита; Объем работы: 83 страницы; Горизонт бизнес планирования: 5 лет. Приобретаемое технологическое оборудование по производству сэндвич-панелей будет смонтировано на территории имеющейся в распоряжении предприятия производственной базы.
Основным сырьем для производства являются оцинкованный крашеный металл, термоизоляция и клей. Для обеспечения сырьем компания имеет очень выгодное территориальное расположение, так как есть возможность приобретать эту продукцию у находящихся рядом предприятий. Реализация произведенных сэндвич-панелей будет осуществляться на территории региона посредством оптовых продаж. Менеджеры предприятия будут находиться в постоянном контакте с …
Настоящий бизнес план рассчитан на инвестирование в организацию производства утеплителя эковата и огнебиозащитных материалов. Цель разработки бизнес плана: для получения субсидии на возмещение затрат; Объем работы: 37 страниц; Горизонт бизнес планирования: 3 года. В период старта проекта создана производственная база в виде арендованного производственного помещения и приобретенного технологического оборудования. На втором этапе реализации проекта предприятием запущено производство утеплителя эковата и огнебиозащитных материалов. Для производства эковаты и огнебиозащиты используются следующие виды сырья и материалов: макулатура, борная кислота, бура, вода, красители, тара и др.
Для реализации проекта …
Настоящий бизнес план рассчитан на инвестирование в организацию производства заборов. Цель разработки бизнес плана: для получения гранта; Объем работы: 21 страница; Горизонт бизнес планирования: 3 года. Бизнес планом предусматривается, что для организации производства заборов необходимо арендовать отапливаемое помещение общей площадью до 120 кв.м. и приобрести необходимое оборудование. Планируется, что предприятие будет производить необходимы элементы и устанавливать заборы. Ассортимент производимых элементов заборов приведен ниже: Рядный столб; Угловой столб; Воротный столб; Панель цокольная; Деревянная секция; Сварная секция; Кованная секция; Секция из профнастила; Рамка для распашных ворот; Рамка …
Подробнее…Настоящий бизнес план рассчитан на инвестирование в организацию производства СИП панелей. Цель разработки бизнес плана: для привлечения инвестора; Объем работы: 50 страниц; Горизонт бизнес планирования: 3 года. Бизнес планом организация дополнительного вида деятельности по производству наружных стеновых панелей (СИП-панелей) для стабильно работающего предприятия.
СИП-панели сегодня все больше используются при строительстве домов в качестве более дешевой и энергоэффективной альтернативы кирпичу и бетону. Технология строительства домов из стеновых панелей набирает популярность, что способствует открытию в России новых заводов по производству СИП-панелей. Для организации цеха потребуется приобрести необходимое …
Демо решений 1С для отрасли: Производство строительных материалов
С подключением партнера-демонстратора
Пустая база/демобаза
В данном варианте пользователю предоставляется доступ к пустой и/или демонстрационной базе продукта с подключением партнера-демонстратора. Партнер сопровождает клиента в течение демопериода, оказывает бесплатные консультации по продукту. Работа проводится в Демосервисе 1С.
Для получения демодоступа необходимо заполнить заявку, выбрать партнера-демонстратора и указать желаемое время демонстрации.
В зависимости от сложности продукта доступ может быть предоставлен сразу после отправки заявки либо после согласования времени демонстрации.
Доступ предоставляется бесплатно на период до 30 дней с возможностью одновременного подключения до 10 пользователей.
Работа осуществляется в Вашем интернет-браузере либо через удаленный доступ по RDP.
Справочная информация для пользователей по работе с Демосервисом 1С опубликована на этой странице.
Если Вы являетесь представителем партнера 1С и хотите стать демонстратором Демосервиса 1С, подайте заявку на подключение на данной странице.
Самостоятельное изучение
Любое из представленных решений можно запустить с помощью браузера, перейдя по ссылке в таблице или введя эту ссылку в адресную строку.
Работа с прикладным решением осуществляется в Вашем интернет-браузере, установка на компьютере никаких компонентов «1С:Предприятие 8» не требуется.
Пустая база
Начав работать в пустой базе, пользователь может ознакомиться с продуктом в облачном сервисе 1С. Подробнее о работе с программами 1С в облаке на этой странице. Для начала пробного периода необходимо заполнить форму заявки.
Демобаза
При подключении к демобазе прикладных решений 1С для самостоятельного изучения необходимо выбрать любого пользователя,
пароль не указывать. Подробные инструкции о запуске демобазы на этой странице.
Для запуска демонстрационной версии нужно просто перейти по указанной в таблице ссылке.
Производство строительных материалов, изделий и конструкций в АлтГТУ, профиль бакалавриата
Экзамены, минимальные баллы, бюджетные места, проходные баллы, стоимость обучения на программе Производство строительных материалов, изделий и конструкций, Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
Сводная информация
2021
Проходной балл 2020: от 132
Мест: 30
в тч квота: 3
Комбинация ЕГЭ 1
ЕГЭ — мин.
баллы 2021
Математика (профиль) — 39
Русский язык — 40
Предмет по выбору абитуриента (или)
Физика — 39
Информатика — 44
Посмотрите варианты
Сводная информация
2021
Минимальный балл 2021: от 118
Мест: 2
Стоимость: от 109500
Комбинация ЕГЭ 1
ЕГЭ — мин.
баллы 2021
Математика (профиль) — 39
Русский язык — 40
Предмет по выбору абитуриента (или)
Физика — 39
Информатика — 44
Посмотрите варианты
Параметры программы
Квалификация: Бакалавриат;
Форма обучения: Очная;
Язык обучения: Русский;
На базе: 11 классов;
Срок обучения: 4 года;
Курс: Полный курс;
Военная кафедра: есть;
Общежитие: есть;
По учредителю: государственный;
Город: Барнаул;
Варианты программы
Статистика изменения проходного балла по годам
Проходные баллы на бюджет
2020: 132
Проходные баллы на платное
2020: 118
О программе
Производство строительных материалов, изделий и конструкций — область материального производства, которая включает в себя совокупность средств, способов и методов человеческой деятельности, направленных на решение комплексных задач, связанных с производством строительных материалов, изделий и конструкций.
Дисциплины, изучаемые в рамках профиля:
- Экономика производства строительных материалов;
- Теоретические основы строительного материаловедения;
- Вяжущие вещества;
- Машины для технологического транспортирования строительных материалов;
- Механическое оборудование предприятий строительной индустрии;
- Технология бетона, строительных изделий и конструкций;
- Теплоизоляционные и акустические материалы и системы;
- Процессы и аппараты технологии строительных изделий;
- Отделочные материалы для строительства и реконструкции;
- Технология стеновых материалов;
- Долговечность строительных материалов;
- Сухие строительные смеси;
- Экология;
- Промышленная архитектура;
- Строительные материалы из отходов.
Дополнительные баллы к ЕГЭ от вуза
Золотой значок ГТО — 3
Аттестат с отличием — 10
Диплом СПО с отличием — 10
Портфолио/олимпиады — до 10
Волонтерство — до 2
Производство строительных материалов, изделий и конструкций
Рассчитать стоимость обучения
Выдаваемый документ:
“Производство строительных материалов, изделий и конструкций” — дорога в инновационное поле.
Межрегиональная Академия строительного и промышленного комплекса в соответствии с образовательной Лицензией № 040564 от 16.01.2020 проводит повышение квалификации по курсу “Производство строительных материалов, изделий и конструкций”. Данная программа является дополнительным профессиональным образованием к начальному, среднему или высшему профессиональному образованию. Однако, если свое базовое образование Вы получали за относительно долгий срок, то в данном случае речь идет всего лишь о 72 часах.
За это время вы освоите все модули курса, и, в случае успешной сдачи итогового контроля знаний, получите Удостоверение установленного образца о повышении квалификации, дающее Вам право заниматься определенной профессиональной деятельностью или выполнять конкретные трудовые функции, для которых определены обязательные требования к наличию квалификации. Позвоните по номеру 8(499) 271-57-64 или оставьте свою заявку через специальную форму на сайте, если хотите пройти обучение по курсу “Производство строительных материалов, изделий и конструкций”.
Мы ждем всех желающих повысить свой уровень профессиональных компетенций в сфере строительства. Наша Академия очень отзывчива на ваши пожелания о формате и режиме проведения занятий, делая ваше обучение не только практически полезным, но и удобным.
Спрос на стройматериалы всегда был высок, но этот факт несколько меркнет в виду огромной конкуренции в данной области. Однако, знание рынка в текущий момент времени, правильно выбранное направление развития, а также использование последних инновационных технологий в данной отрасли, поможет занять лидирующие позиции даже в столь популярной сфере, как производство строительных материалов. Для реализации успешного плана развития потребуются соответствующие компетенции, которые можно получить, пройдя повышение квалификации в нашей Академии по программе “Производство строительных материалов, изделий и конструкций”.
Сегодня строительная промышленность зациклена на использовании традиционных материалов, таких как кварцевый песок, глина, известь, цемент, гипс и других.
Однако существуют и другие, более оптимальные и эффективные, для некоторых случаев, решения. Использование кремнистых пород и отходов промышленности в виде активных добавок является очень перспективным направлением, которое может вывести вперед тех, кто способен ориентировать его использование на широкий масштаб. Без преувеличения гигантские ресурсы кремнистых пород, используемых как исходное сырье, является хорошим подспорьем для инновационного производства строительных материалов. Пройдя повышение квалификации по программе “Безопасность строительства и качество устройства промышленных печей и дымовых труб” Вы будете в курсе последних тенденций в области производства стройматериалов, изделий и конструкций.
Записаться на обучение, задать интересующие вопросы и узнать подробную информацию Вы можете по телефону: 8(499) 271-57-64. Оставить заявку на прохождение обучающей программы “Производство строительных материалов, изделий и конструкций” также можно через специальную форму на сайте.
Ознакомиться с перечнем изучаемых дисциплин вы можете, скачав документ ниже.
ВАЖНОУзнать подробную информацию и записаться на курсы вы можете по телефону 8-499-271-57-64 или через форму заявки.
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы
Наша компания активно участвует в конкурсах и аукционах, размещаемых на основных электронных торговых площадках по 44-ФЗ и 223-ФЗ. Информация для заказчиков
Похожие программы обучения:
Лицензии и сертификаты
| Кафедра | Наименование дисциплины | Трудоемкость, всего | Вид контроля |
| ГУиИ | История | 180,00 | Экз: 2 |
| ФиП | Философия | 180,00 | Экз: 1 |
| ИЯЛП | Иностранный язык | 216,00 | ДифЗач: 2; Зач: 1 |
| ФиП | Правоведение | 72,00 | Зач: 6 |
| ЭФ | Экономика | 180,00 | Экз: 4 |
| СиП | Социология и политология | 180,00 | Экз: 3 |
| МиМ | Основы предпринимательской деятельности | 144,00 | ДифЗач: 4 |
| ИЯЛП | Деловой (профессиональный) иностранный язык | 144,00 | ДифЗач: 4 |
| ИЯЛП | Русский язык и культура речи | 144,00 | ДифЗач: 4 |
| СИП | Деловое общение | 72,00 | ДифЗач: 4 |
| ПМ | Математика | 504,00 | Экз: 2; ДифЗач: 1, 3 |
| СКиВМ | Информатика 1 | 144,00 | ДифЗач: 1 |
| ДГНГ | Инженерная графика | 144,00 | ДифЗач: 2; Зач: 1 |
| ОФ | Физика | 324,00 | Экз: 1; ДифЗач: 2 |
| ХБТ | Химия 1 | 108,00 | Зач: 1 |
| ООС | Экология | 108,00 | Зач: 6 |
| ТМБ | Теоретическая механика | 180,00 | Экз: 2 |
| МТиКМ | Техническая механика | 72,00 | Зач: 3 |
| АДМ | Механика грунтов | 108,00 | Зач: 4 |
| МДГиГИС | Инженерная геодезия | 72,00 | Зач: 2 |
| АДМ | Геология | 72,00 | Зач: 3 |
| АУР | Основы архитектуры и строительных конструкций | 144,00 | Экз: 4; КР: 4 |
| ХТ | Химия 2 (Органическая химия) | 72,00 | Зач: 2 |
| ХБТ | Химия 3 (Физическая химия) | 108,00 | Зач: 3 |
| СКиВМ | Численные методы в строительстве | 108,00 | Зач: 3; КР: 3 |
| СИМ | Теоретические основы строительного материаловедения | 144,00 | Экз: 3 |
| СИМ | Методы исследования материалов 1 (Аналитическая химия) | 144,00 | Экз: 3 |
| СИМ | Металловедение | 108,00 | Экз: 3 |
| РКТиЭС | Гидравлика | 108,00 | Экз: 3 |
| БЖ | Безопасность жизнедеятельности | 108,00 | Зач: 7 |
| СИМ | Строительные материалы | 108,00 | Зач: 4 |
| СИМ | Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества | 108,00 | Зач: 4 |
| ТВиВВ | Теплогазоснабжение с основами теплотехники | 108,00 | Зач: 5 |
| ТВиВВ | Водоснабжение и водоотведение с основами гидравлики | 108,00 | Зач: 5 |
| ЭТиЭМ | Электроснабжение с основами электротехники | 108,00 | Зач: 3 |
| СПГ | Технологические процессы в строительстве | 108,00 | Зач: 6 |
| СПГ | Основы организации и управления в строительстве | 108,00 | Зач: 7 |
| СИМ | Теплотехника и теплотехническое оборудование | 180,00 | Экз: 6; КП: 6 |
| СИМ | Механическое оборудование предприятий строительной индустрии | 180,00 | Экз: 5 |
| СИМ | Вяжущие вещества | 288,00 | Экз: 5; Зач: 6; КП: 5 |
| СИМ | Технология бетона, строительных изделий и конструкций | 324,00 | Экз: 6; Зач: 7; КП: 7 |
| СИМ | Технология полимерных строительных материалов и изделий | 144,00 | Экз: 7 |
| СИМ | Проектирование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций | 108,00 | Зач: 8 |
| СИМ | Технология обжиговых и плавленных неметаллических материалов и изделий | 216,00 | Экз: 5; КП: 5 |
| СИМ | Экономика отрасли строительных материалов, изделий и конструкций | 108,00 | Зач: 7 |
| СИМ | Строительные конструкции | 180,00 | ДифЗач: 8; КП: 8 |
| СКиВМ | Строительная механика | 180,00 | Экз: 4; КР: 4 |
| СИМ | Технология изготовления металлических изделий и конструкций | 216,00 | Экз: 7; КП: 7 |
| СИМ | Технология специальных строительных материалов | 216,00 | Экз: 7; КП: 7 |
| СИМ | Технология полимерных строительных материалов и изделий | 144,00 | Экз: 7 |
| СИМ | Научно-исследовательская работа студентов 1 | 108,00 | Зач: 7 |
| СИМ | Научно-исследовательская работа студентов 2 | 108,00 | Зач: 7 |
| СИМ | Технология деревообработки | 144,00 | Экз: 7; Зач: 8; КП: 8 |
| СИМ | Технология железобетонных изделий | 144,00 | Экз: 7; Зач: 8; КП: 8 |
| МиМ | Менеджмент и маркетинг | 108,00 | Зач: 8 |
| СИМ | Анализ хозяйственной деятельности | 108,00 | Зач: 8 |
| СИМ | Методы исследования материалов 2 | 144,00 | ДифЗач: 8 |
| СИМ | Методы исследования материалов 3 (химические, физико-химические и механические) | 144,00 | Зач: 8 |
| СИМ | Процессы и аппараты технологии строительных материалов | 144,00 | ДифЗач: 8 |
| СКиВМ | Информатика 3 (САПР) | 108,00 | Зач: 5 |
| АТ | Автоматика и автоматизация производственных процессов | 108,00 | Зач: 5 |
| СИМ | Технологии заполнителей бетона | 144,00 | ДифЗач: 5 |
| СИМ | Технология керамических изделий | 144,00 | ДифЗач: 5 |
| ФК | Физическая культура | 400,00 | Зач: 1, 2, 3, 4, 5, 6 |
| МДГиГИС | Учебная практика | 162,00 | 2й семестр |
| СИМ | Учебная практика | 108,00 | 4й семестр |
| СИМ | Производственная практика | 324,00 | 6й семестр |
| СИМ | Итоговая государственная аттестация | 324,00 | ГосЭкз: 8; ГЭК: 8; РукВКР: 8 |
Обзор производства строительных материалов
В 2019 году США произвели строительных материалов на сумму более 88,5 миллиардов долларов — вот что и сколько производят штаты.
Юка Като
Поскольку многие люди нервничают по поводу количества товаров, производимых за рубежом, важно отметить, что строительная отрасль создает рабочие места не только на уровне строительства, но и при производстве важнейших материалов.
Всесторонне проанализировав, что именно и сколько производят штаты, можно лучше понять влияние, которое строительная отрасль оказывает на экономику в целом. Ниже вы найдете карту США с подробным описанием наиболее производимой продукции и общего количества строительной продукции, производимой в каждом штате, чтобы вам было легче понять разбивку.
Карта, на которой показана общая стоимость производства жилищного строительства по штатам и наиболее производимая продукция.Какие штаты производят больше всего?
Карта разбита не только по материалам, но и по доходам каждого штата. Это показано цветом, при этом состояния фиолетового цвета генерируют больше всего, а состояния синего цвета — меньше всего.
В 10 ведущих производителей входят Техас, Калифорния, Огайо, Пенсильвания, Иллинойс, Северная Каролина, Флорида, Мичиган, Индиана и Висконсин.
Для многих из этих штатов статистика строительства имеет смысл. В Калифорнии и Техасе очень много населения, в то время как Огайо, Пенсильвания, Иллинойс, Индиана, Мичиган и Висконсин расположены в промышленном поясе, в котором исторически было более высокое производство, чем в других частях страны.
Северная Каролина и Флорида — два штата, которые не подходят ни по местоположению, ни по месту жительства, что делает их включение в топ-10 еще более интересным.
Техас также следует отметить своим положением в нефтедобывающей промышленности; тот факт, что он является ведущим производителем этого материала в США, нельзя упускать из виду, особенно из-за объема доходов, которые генерирует штат. Следуя той же тенденции, можно сказать, что ресурсы Калифорнии также являются частью ее основного производства цемента и бетонных изделий, в то время как сталелитейная промышленность в Пенсильвании может быть причиной того, что она также занимает столь высокое место.
Какие самые популярные продукты производятся?
Интересно также взглянуть на то, какие продукты производятся лучше всего.
Все 50 штатов и округ Колумбия, который контролируется Конгрессом с ограниченным внешним производством, играют определенную роль в производстве материалов для строительных проектов.
Анализ различных производимых материалов показывает некоторые дополнительные тенденции. Цемент и бетонные изделия являются крупнейшей продукцией, производимой в 22 государствах.Далее следуют архитектурные и конструкционные металлы с 10 состояниями и нефтепродукты и угольные продукты с 8 состояниями.
Из оставшихся 11 штатов 5 используют полностью уникальные материалы в качестве основного продукта —
- Нью-Гэмпшир — прочие готовые металлические изделия
- Массачусетс — пластмассовые изделия
- DC — кованые и штампованные металлические изделия
- Невада — электрооборудование и компоненты
- Орегон — фанера и изделия из дерева
Интересно отметить, что те штаты, чей основной продукт является уникальным среди лучших материалов других штатов, все находятся в нижней трети совокупного дохода от производства.
Остальные штаты и материалы — Род-Айленд (офисная мебель и оборудование), Огайо (бытовая техника), Северная Каролина (мебель и кухонные шкафы), Мичиган (офисная мебель и оборудование), Теннесси (бытовая техника) и Миссисипи (мебель и кухня). шкафы) более смешанные в долларовом выражении.
Строительная продукция создает рабочие места
При рассмотрении статистики строительства и влияния строительной отрасли в целом на экономику важно учитывать все способы, которыми этот сектор создает рабочие места.Несмотря на то, что строительный труд и торговля, безусловно, являются одним из способов, с помощью которых отрасль напрямую влияет на экономику области и помогает создавать рабочие места, нельзя упускать из виду важность различных штатов в производстве продуктов, которые ежедневно используются в строительстве.
Строительные проекты любого типа — от завода до строительной площадки — являются неотъемлемой частью экономики и рынка труда, независимо от штата или того, что они производят.
Юка Като — отраслевой аналитик компании Fixr.com, ведущий веб-сайт по благоустройству дома, на котором собраны самые точные справочники и советы по затратам.
Производство экологически чистых строительных материалов с использованием агроотходов
Реферат
Строительный сектор в наше время сталкивается с множеством проблем, в первую очередь из-за увеличения городского населения и истощения природных ресурсов, которые способствуют производству строительных материалов. . Более того, повышение осведомленности об изменении климата заставляет компании пересматривать свои стратегии в области разработки более экологичных строительных материалов.Различные типы агроотходов, включая золу рисовой шелухи (RHA), золу из жома сахарного тростника (SCBA) и золу из листьев бамбука (BLA), среди других, были определены как эффективные решения в разработке экологически безопасных строительных материалов. В этой обзорной статье рассматриваются шесть различных строительных материалов, изготовленных из отходов сельского хозяйства.
Материалы включают элементы кирпичной / каменной кладки, зеленый бетон, изоляционные материалы для зданий, армирующие материалы для зданий, древесностружечные плиты и пластмассы на биологической основе.Основным критерием выбора материалов является их популярность и широкое применение в современном строительстве. Кроме того, поскольку в этом исследовании делается упор на выявление альтернативных подходов к разработке экологически безопасных строительных материалов, основное внимание уделяется основным материалам, дальнейшее использование которых оказывает неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Результаты, полученные в результате обзора, показали, что использование агроотходов для разработки экологически безопасных строительных материалов было эффективным, поскольку разработанные материалы соответствовали установленным строительным стандартам.Таким образом, это указывает на то, что агроотходы могут заменить традиционные строительные материалы и, следовательно, обеспечить экономическую, экологическую и социальную устойчивость в долгосрочной перспективе.
Ключевые слова: устойчивое развитие, строительные материалы, побочные продукты сельского хозяйства
1. Введение
Краткий анализ статистики мирового населения подчеркивает устойчивый рост численности населения с 6,8 миллиарда в 2009 году до 7,7 миллиарда в настоящее время. 2019 г. и ориентировочно 9.7 миллиардов к 2050 году [1]. С одной стороны, рост населения прямо указывает на то, что показатели здоровья и смертности со временем улучшаются, что приводит к росту населения. Напротив, рост численности населения также подразумевает усиление давления на доступные социальные удобства, такие как жилье. Поскольку спрос на жилье растет в геометрической прогрессии, это еще больше нагружает строительную отрасль, а также производство обычных материалов, таких как цемент, сталь, алюминий и дерево, среди других [2].Guna et al. [3] также утверждали, что производство обычных строительных материалов, таких как цемент, также требует значительных затрат тепловой и электрической энергии и, как следствие, приводит к более высоким затратам на строительство.
Кроме того, такие производственные процессы вызывают более высокий углеродный след, загрязняя воздух, землю и воду. Например, Wi et al. [4] отмечают, что процесс обжига, используемый при производстве цемента, требует температуры до 1450 ° C, а также выделяет около 0 ° C.85 тонн CO 2 на 1 тонну произведенного цемента. В отдельном исследовании Chabriac et al. [5] подчеркивают, что на здания во Франции приходится около 23,5% загрязнения парниковыми газами (ПГ) из-за использования обычных строительных материалов. В том же духе Shafigh et al. [6] утверждали, что в настоящее время строительная отрасль не является устойчивой. Эти результаты подразумевают необходимость в дополнительных научных исследованиях для разработки строительных материалов, которые не только являются более экологичными и безопасными для окружающей среды, но и более доступны по цене без ущерба для качества строительства.
С другой стороны, исследования также показывают, что утилизация отходов сельскохозяйственных культур, таких как жмых сахарного тростника, пшеничная солома, кокосовая стружка и рисовая шелуха, среди прочего, также является серьезной проблемой для развивающихся стран.
Например, в Индии только от сельскохозяйственных продуктов было зарегистрировано более 600 метрических тонн (МТ) отходов [2]. Оби, Угвуишу и Нвакайре [7] далее отмечают, что с расширением сельскохозяйственного производства в текущем десятилетии, из-за интенсификации систем земледелия, ожидается, что будет производиться больше агроотходов.Madrid et al. [8] подчеркивают, что наиболее распространенные стратегии управления такими агроотходами включают захоронение на свалках, сжигание и компостирование, что в результате вызывает серьезные экологические проблемы. Тем не менее, новые исследования показали, что повторное использование сельскохозяйственных отходов и побочных продуктов при разработке строительных материалов, частично или полностью, является жизнеспособным и предварительным решением для решения выявленных проблем.
Исследования также показывают, что повторное использование отходов сельского хозяйства помогает не только решать проблему загрязнения, вызванного эксплуатацией традиционных строительных материалов, таких как цемент, но и решать экологические проблемы, связанные с размещением отходов на свалках [9].
В иллюстративном исследовании исследователи Сатипаран и Де Зойса [10] показали, что использование отходов сельскохозяйственных культур, таких как скорлупа арахиса, рисовая шелуха, рисовая солома и скорлупа кокосовых орехов, в качестве частичной замены песка при производстве цементных блоков приводит к образованию блоков, которые соответствует стандартам ASTM в отношении характеристик прочности и долговечности. Аналогичным образом, Ashour et al. [11] показали, что разработка устойчивых и нетоксичных строительных материалов путем стабилизации почвы с использованием натуральных волокон пшеницы и ячменя из соломы привела к получению армированных кирпичей с впечатляющими термическими и статическими качествами.Другие исследователи, такие как Chaussinand, Scartezzini и Nik [12], дополнительно продемонстрировали, что развитие зданий с использованием только соломенных тюков и почвы привело к созданию более устойчивых зданий. Исследователи утверждали, что это произошло из-за оптимальных свойств материалов, таких как низкая энергия тела и высокие тепловые характеристики.
В этом отношении результаты подтверждают, что использование агроотходов при разработке строительных материалов, полностью или частично, помогает решить проблему устойчивости при одновременном снижении загрязнения и неблагоприятного воздействия на окружающую среду.
В этом обзорном документе представлено подробное исследование использования сельскохозяйственных отходов в производстве строительных материалов, как частично, так и полностью. Далее проводится обсуждение их преимуществ и недостатков по сравнению с обычными строительными материалами, чтобы выявить возможные пробелы в исследованиях для дальнейшего развития. Статья состоит из пяти разделов. В первом изучается влияние строительной отрасли на экологическую устойчивость. Во втором разделе описывается новизна исследования, в котором определяется уникальный вклад этого исследования.В этом разделе критически рассматриваются несколько основополагающих обзорных статей в этой области, чтобы определить, почему это исследование необходимо.
В третьем рассказывается об использовании другого типа агроотходов при производстве разнообразных экологически чистых строительных материалов, таких как кирпич, зеленый бетон, армирующие материалы и пластмассы на биологической основе, среди прочего. Четвертый раздел дополнительно исследует преимущества и недостатки использования материалов. Пятый раздел посвящен обсуждению различных результатов, выявленных в документе, а шестой раздел представляет собой заключение.
2. Новизна исследования
За прошедшие годы была проделана значительная работа по использованию агроотходов при разработке экологически безопасных строительных материалов. Слияние, наблюдаемое в различных исследованиях, состоит в том, что все они сосредоточены на решении двух общих проблем; первая касается снижения воздействия строительной отрасли на изменение климата за счет поощрения использования альтернатив. Одним из примеров является использование агроотходов, таких как зола жома сахарного тростника (SBA), вместо вяжущих материалов, что исключает выброс парниковых газов из производственных процессов.
Второй касается решения проблемы устойчивого удаления агроотходов, при этом особое внимание уделяется недопущению захоронения отходов через свалки из-за их неблагоприятного воздействия на окружающую среду и здоровье человека. Это исследование ничем не отличается, поскольку оно также фокусируется на двух общих проблемах.
Однако, напротив, углубленное изучение основополагающих исследовательских работ выявляет различные существенные пробелы, которые устранены в данной статье. Первый относится к узкому охвату обзорных статей по сравнению с всесторонним изучением, проведенным в этом исследовании.Обзор Rahman et al. [13,14,15,16] показывает, что исследователи сосредотачиваются на устойчивом развитии кирпича [16], кирпичных блоков [15] и самоуплотняющегося бетона [13]. В отличие от этого, в этом обзоре исследуется широкий спектр строительных материалов, включая элементы кирпича / каменной кладки, зеленый бетон, изоляционные материалы для зданий, армирующие материалы для зданий, древесностружечные плиты и пластмассы на биологической основе.
Таким образом, это исследование дает более полное представление об использовании агроотходов в более широком смысле в строительной отрасли, в отличие от сосредоточения внимания на ограниченном количестве областей.Впоследствии читатель сможет сразу определить, как различные типы агроотходов могут быть использованы при разработке широкого спектра строительных материалов. Насколько известно исследователям, это единственная статья, в которой сделана попытка дать всесторонний обзор агроотходов при разработке широкого спектра строительных материалов, от кирпича до бетона и армирующих материалов.
Во-вторых, Rahman et al. [16] отметили, что не было адекватных руководящих принципов для облегчения включения отходов во время разработки кирпича.Тем не менее, полученные результаты показали, что кирпичи из золы-уноса значительно улучшились после добавления 10% золы пальмового масла (POFA), в то время как наивысшее значение прочности на сжатие было также получено при добавлении золы-уноса и POFA в соотношении 1: 1.
Отсутствие руководств по включению отходов также подчеркивается в текущем исследовании; однако, в отличие от предыдущих исследований [16], в документе дается более широкое представление о том, как соотношение агроотходов и обычных материалов влияет на их различные характеристики.Например, эта статья отвечает на вопрос: как процент агроотходов изменяется при производстве кирпичей / каменных компонентов по сравнению с армирующими и изоляционными материалами, а также зеленым бетоном?
В-третьих, в каждом из различных обзорных исследований было замечено, что исследователи подчеркивают преимущества включения агроотходов при разработке строительных материалов. Тинг и др. [17] сообщили, что интеграция POFA в производство устойчивого бетона привела к таким преимуществам, как снижение производственных затрат и улучшение характеристик бетона как в свежем, так и в затвердевшем состоянии.Сообщалось, что POFA улучшает удобоукладываемость или однородность свежего бетона, а также прочность на сжатие, прочность на разрыв, водопроницаемость и модуль упругости [17].
Рахман и др. [15] сообщили о схожих результатах, показывающих, что включение POFA в разработку компонентов каменной кладки улучшило их прочность на сжатие и несущую способность, что привело к соблюдению малазийского стандарта MS76: 1972. Однако, несмотря на акцент на преимуществах использования агроотходов, исследователи не смогли определить недостатки использования этих материалов.Впоследствии это исследование направлено на восполнение этого пробела путем критического изучения недостатков агроотходов при разработке экологически безопасных строительных материалов. В статье делается попытка ответить на вопрос: перевешивают ли преимущества включения агроотходов в строительные материалы их недостатки? Существуют ли решения выявленных недостатков? Кроме того, исследование также направлено на установление соответствия строительных материалов на основе сельскохозяйственных отходов строительным нормам и стандартам в различных контекстах, таких как, например, использование золы жома сахарного тростника (SBA), золы рисовой шелухи (RHA) или POFA.
Таким образом, он помогает ответить на вопрос: влияет ли использование различных агроотходов на их соответствие строительным стандартам?
В-четвертых, различные обзорные исследования, Rahman et al. [13,14,15,16] и Ting et al. [17], также было замечено, что они сосредоточены только на интеграции только одного типа агроотходов при разработке экологически безопасных строительных материалов. Тинг и др. [17] исследовали использование POFA для улучшения свойств бетона, в то время как Rahman et al. [13] использовали золу рисовой шелухи (RHA) при разработке самоуплотняющегося бетона.Рахман и др. [14] далее использовали клинкер с торфяным маслом (POC) для улучшения технических свойств торфа, а в отдельном исследовании включили POFA в разработку компонентов каменной кладки [15]. Результаты различных исследований показывают, что исследователи сосредотачиваются на использовании только одного типа агроотходов при разработке строительных материалов. Различие наблюдается только в исследовании Rahman et al.
[16], где летучая зола и POFA включаются в разработку смесовых кирпичей [16]. Настоящее исследование направлено на развитие этой области исследований, пролив дополнительный свет на исследования, в которых применялся аналогичный подход.Таким образом, исследование ответит на вопрос: влияет ли включение более одного типа агроотходов на общие качества строительного материала? Есть ли какие-либо преимущества или недостатки в результате применения такого подхода?
Таким образом, данное исследование является уникальным, поскольку оно не только дает всесторонний обзор использования агроотходов в производстве широкого спектра строительных материалов, но также дает представление о влиянии использования различных соотношений в сочетании агроотходов. отходы, а также включение более чем одного материала агроотходов в разработку экологически безопасных строительных материалов.Кроме того, в нем также обсуждаются недостатки использования агроотходов и указываются области, в которых можно провести будущую работу.
В документе также подробно описаны важные пробелы в исследованиях, которые могут быть расширены в будущих приложениях.
3. Строительная промышленность и экологическая устойчивость
Предварительным условием для изучения различных применений агроотходов при разработке строительных материалов является краткий обзор строительной отрасли и ее влияния на экологическую устойчивость.По данным Statista, общие расходы в строительной отрасли (жилой и нежилой) как в частном, так и в государственном секторе были оценены в 11,4 триллиона долларов в 2018 году [18]. Это значение представляет собой устойчивый рост расходов с 10,9 триллиона долларов в 2017 году до 10,5 триллиона долларов в 2016 году. Кроме того, в отчете прогнозируется увеличение расходов до 14 триллионов долларов к 2025 году [18]. Напрямую это означает, что больше ресурсов направляется на развитие застроенной среды, будь то инфраструктура, такая как дороги, либо жилые и коммерческие здания.Фактически это означает использование более обычного сырья, такого как цемент и песок.
Всемирный банк повторяет аналогичные настроения, добавляя, что строительная отрасль является крупнейшим в мире потребителем сырья, при этом на искусственно созданную среду приходится от 25% до 40% общих мировых уровней выбросов парниковых газов [19]. В отчете также подчеркивается, что ожидается рост отрасли на 4,2% в год в период с 2018 по 2023 год. Рост связан с рыночной стоимостью за счет расширения проектов строительства жилых, нежилых и инфраструктурных объектов [19].PwC также разделяет аналогичные настроения в своем отчете Global Construction 2030, в котором утверждается, что объем строительства, по оценкам, вырастет на 85% и достигнет 15,5 триллиона долларов во всем мире к 2030 году, при этом на Индию, США и Китай будет приходиться около 57% глобального роста [20 ].
Из анализа этой статистики роста очевидны два основных вывода. Во-первых, по мере увеличения расходов в отрасли в будущем ожидается, что будет потребляться больше сырья (песок, цемент и т. Д.) [18]. Во-вторых, на основе выводов отчета Всемирного банка было выявлено, что высокие выбросы парниковых газов связаны со строительной деятельностью и строительными зданиями. Таким образом, также ожидается, что в будущем такие высокие выбросы также будут продолжаться [19]. Кроме того, в отчете о глобальном состоянии ЮНЕП за 2018 год показано, что в 2017 году на строительные работы и строительство зданий приходилось 36% глобального потребления энергии и до 40% выбросов углекислого газа [21]. Точно так же исследование Уиллмотта Диксона о влиянии строительства и искусственной среды показало, что строительная отрасль была признана одним из наименее устойчивых секторов из-за ее высокой зависимости от невозобновляемых ресурсов, таких как вода (50%), энергия (45). % –50%), потеря сельскохозяйственных земель (80%) и строительных материалов (60%) среди прочего [22].В отчете также приведены различные оценки глобального загрязнения, приписываемые зданиям, такие как загрязнение воздуха (23%), изменение климата (50%), мусорные свалки (50%), загрязнение питьевой воды (40%) и истощение озонового слоя. (50%) [22].
Следствие двух аспектов (истощение невозобновляемых ресурсов, высокое загрязнение) подразумевает новый акцент на необходимости устойчивости в строительной отрасли.
С одной стороны, необходимо обеспечить, чтобы сырье, добываемое для строительных целей, такое как цемент и песок, не истощалось, а с другой стороны, также важно обеспечить, чтобы результаты от строительной отрасли (здания и инфраструктура) были не генерировать высокие уровни выбросов углерода.Впоследствии, на протяжении многих лет, были запущены различные инициативы и были проведены многочисленные исследования, чтобы гарантировать устойчивость строительной отрасли. Отчет ЮНЕП о глобальном состоянии за 2018 год показывает, что международные соглашения обеспечивают столь необходимое направление к достижению устойчивости в отрасли [21]. Например, международный диалог по изменению климата ведется странами, подписавшими Рамочную конвенцию Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК), куда подаются отчеты об определяемых на национальном уровне вкладах (ОНД) в улучшение зданий [21].В качестве примера Канада представила НЦД с новыми целевыми показателями для строительного сектора, включая такие аспекты, как строительные нормы и правила, которые были полностью нулевыми и были готовы к энергоснабжению.
Кроме того, другие глобальные альянсы, такие как Глобальный альянс зданий и строительства (GlobalABC), также поддерживают страны в сокращении выбросов в зданиях и строительном секторе [21].
С другой стороны, научные исследования также раскрывают новые подходы, способствующие устойчивости в строительной отрасли.Одной из характеристик устойчивых или зеленых зданий является использование в них технологических стратегий, направленных на сохранение воды, энергии и материалов [23]. Например, эти стратегии включают использование энергоэффективного оборудования, альтернативных источников энергии и материалов с низким уровнем вложенности энергии. Второй подход касается разработки строительных материалов из агроотходов, как показали различные исследователи [10,11,12]. Использование агроотходов при разработке строительных материалов способствует сокращению загрязнения, которое широко распространено в строительной отрасли, а также помогает решить проблему удаления отходов, которая беспокоит перерабатывающую промышленность.
4. Разработка строительных материалов из агроотходов
В этом разделе обсуждается разработка различных строительных материалов из агроотходов.
4.1. Кирпичи / компоненты для кладки
Кирпичи в качестве компонентов кладки преимущественно использовались в строительной индустрии с первых веков [9]. Традиционно процессы производства кирпича включают три основных этапа: смешивание сырья (материалы на основе земли, такие как глина и вода), формование и сушка кирпича и, наконец, их обжиг для получения необходимой прочности.Существенный недостаток этого процесса производства кирпича приводит к образованию значительного количества парниковых газов. Luby et al. [24] показывают, что высокое загрязнение возникает из-за печей для обжига кирпича, в которых используется угольная технология, которая в основном используется для обжига кирпичей. Интересно, что их исследование того, почему такая технология все еще используется в Бангладеш, показало, что в большинстве случаев покупатели кирпича предпочитают кирпичи, сделанные из таких печей, а не более современные из-за их более низкой стоимости.
Точно так же владельцы печей использовали их, поскольку они смогли получить значительную отдачу от инвестиций [24].
Второй недостаток процесса связан с чрезмерным использованием невозобновляемых материалов, таких как вода и глина, что способствует истощению природных ресурсов [9]. Важно инвестировать в современные печи, чтобы решить такие проблемы, чтобы повысить эффективность процесса карбонизации и тем самым снизить уровень выбросов. Гомес и Хоссейн [25] выделяют печь Хоффмана (HK) и печь для обжига кирпича с вертикальной шахтой (VSBK) как две легкодоступные альтернативы, которые, по наблюдениям, снижают уровни выбросов на 42% и 29% соответственно по сравнению с традиционной печью для обжига в траншеи быка. (БТК).ниже представлена принципиальная схема печи VSBK.
Принципиальная схема современной вертикальной шахтной печи для обжига кирпича (ВСБК) [26].
По данным Daraina et al. [26], технология вертикальной шахтной печи для обжига кирпича (VSBK) возникла в Китае.
Сравнительная оценка VSBK по сравнению с зажимами и традиционными печами BTK показывает различные преимущества перед моллюсками и BTK, такие как более низкая стоимость строительства, компактность печи, высокая энергоэффективность при обжиге кирпича и защита от атмосферных воздействий, поскольку она может работать даже во время муссонные периоды.Энергопотребление VSBK также значительно ниже, чем у зажимов и BTK, как показано ниже. VSBK потребляет около 0,57 Гкал / ’000 н.у.м. кирпича, в то время как свободный дымоход и стационарный дымоход БТК потребляют 1.08 и 0.86 Гкал /’ 000 н.у.м., соответственно.
Энергопотребление ВСБК, бычьей траншейной печи (БТК) и зажимных печей [26].
Однако более эффективная стратегия касается перехода к более устойчивым процессам производства кирпича. Эти процессы включают в себя сельскохозяйственные отходы, придают кирпичу полезные свойства, а также помогают решить проблему удаления отходов, связанную с переработкой сельскохозяйственной продукции [27].
Kazmi et al. [27] использовали золу рисовой шелухи (RHA) и золу из жмыха сахарного тростника (SBA) при производстве глиняных кирпичей путем включения 5% RHA и SBA по массе глины. Полученные данные показали, что прочность кирпичей на сжатие и модуль упругости уменьшались по мере того, как в глиняные обожженные кирпичи вводились более высокие количества RHA и SBA. Однако, напротив, модуль разрыва и прочность на сжатие кирпичей соответствовали строительным нормам Пакистана и стандартным рекомендациям ATSM. Аналогичным образом, разработанные кирпичи оказались легкими по своей природе, что снизило нагрузку на конструкцию зданий.Дальнейший анализ также показал, что они устойчивы к погодным условиям, а устойчивость к высолам также повышается за счет включения RHA и SBA. Исследование под растровым электронным микроскопом (SEM) также показало, что кирпичи также были более пористыми, что улучшало общую экологическую устойчивость зданий.
В отдельном исследовании Kizinievič et al. [28] использовали шелуху овса, шелуху и промпродукт ячменя в качестве добавки при обжиге глиняных кирпичей, после чего оценили механические, пористость и физические качества разработанных кирпичей.
Компоненты для формования кирпича получали добавлением трех отдельных концентраций шелухи и промпродукта овса или ячменя: 5%, 10% и 20%. Температуру также устанавливали на 900 и 1000 ° C и поддерживали в течение часа. Полученные результаты показали, что самые качественные экологически чистые глиняные кирпичи были получены при добавлении твердых отходов в концентрации от 5% до 10% [28]. Кирпичи имели плотность от 1300 до 1800 кг / м 3 , общую открытую пористость от 34% до 49%, степень водопоглощения от 14% до 28% и прочность на сжатие 3.От 3 до 9,5 МПа. Было сделано наблюдение, что твердые отходы (овес, шелуха ячменя и промпродукты) сжигались при температуре 500 ° C, в результате чего в глиняном теле образовывалась пористая структура. Сравнение методов, принятых Kazmi et al. [27] и Kizinievič et al. [28] при использовании сельскохозяйственных отходов в качестве добавок при производстве глиняных кирпичей показали, что использовалось лишь минимальное количество отходов (5–10%).
Аналогичным образом были выявлены аналогичные характеристики кирпича — в обоих случаях была более высокая пористость, превосходная прочность на сжатие и высокая плотность, несмотря на использование различных твердых сельскохозяйственных отходов (рисовая шелуха и жмых сахарного тростника [27], шелуха и промпродукты овса / ячменя [27]). 28]).
В третьем исследовании Taurino et al. [29] сосредоточились на производстве легких кирпичей путем объединения винных отходов (ВВ), таких как винные отходы, виноградные косточки и стебли, с глиной. Как и в предыдущих исследованиях, исследователи варьировали концентрацию WW и оценивали полученные кирпичи. Полученные результаты показали, что кирпичи с наивысшими механическими и физическими свойствами были получены при использовании 5% веса вина или меньше. Точно так же плотность кирпича также была снижена на 13% в зависимости от концентрации используемых WW.Прочность кирпичей на изгиб также снизилась в зависимости от концентрации используемых WW.
Интересно, что исследователи [29] утверждали, что увеличение пористости кирпичей привело к соразмерному улучшению их легкости и теплоизоляционных свойств, что сделало их пригодными для использования в зеленых зданиях. Параллельное сравнение результатов с предыдущими исследованиями [27,28] подчеркивает, что сходство в концентрации отходов влияет на общее качество кирпичей, и, кроме того, самые высокие качества кирпича были достигнуты при низкой концентрации ( 5%).Тем не менее, существует разница в использовании отходов вина, что указывает на переход от более традиционных сельскохозяйственных пищевых продуктов, таких как овес и рис.
Де Силва и Перера [30] дополнительно исследовали влияние добавления отработанной золы рисовой шелухи (RHA) на тепловые и акустические характеристики обожженных глиняных кирпичей. В ходе исследования глина была смешана с шестью различными концентрациями отходов RHA (0%, 2%, 4%, 6%, 8% и 10%). Кирпичи размером 195 мм × 95 мм × 50 мм были дополнительно подготовлены и обожжены в промышленной печи, и были исследованы различные свойства, включая физические свойства, такие как распределение размеров частиц и пределы Аттерберга, химический состав материала, тепловые и акустические характеристики, и прочность на сжатие.
Полученные результаты показали, что оптимальные качества кирпича были получены при RHA 4% и включали лучшую прочность на сжатие при 3,55 Н / мм 2 , что было на 32% лучше по сравнению с традиционными кирпичами, обожженными из глины, и имело высокую степень водопоглощения при 19 %. Кроме того, кирпичи продемонстрировали лучшее снижение температуры в помещении на 6 ° C и снижение шума на 10 дБ по сравнению с обычными глиняными кирпичами. Сравнение техники, использованной Де Сильвой и Перерой [30], с техникой Казми и др.[27], которые также использовали RHA в качестве добавки к отходам при разработке глиняных кирпичей, показали, что только минимальная концентрация твердых отходов важна для улучшения свойств кирпича — 5% и 4% RHA, соответственно. Аналогичным образом, результаты в обоих случаях показывают, что структурные свойства (прочность на сжатие) и пористость кирпичей были улучшены за счет использования отходов RHA.
Deraman et al. [31] также исследовали влияние использования пустой грозди фруктов (EFB) и кокосового волокна (CB) в качестве добавочного порообразователя при производстве глиняных кирпичей.
В исследовании использовались три концентрации отходов — 0%, 5% и 10% — после чего производилась оценка физико-механических свойств кирпичей, таких как прочность на сжатие, теплопроводность и степень водопоглощения. предпринято. Результаты показали, что при добавлении 5% EFB кирпичи соответствовали минимальным требованиям BS392: 1985 с точки зрения водопоглощения и прочности на сжатие, а также стандарту теплопроводности ASTM C517. Впоследствии исследование пришло к выводу, что кирпичи являются потенциальным решением для улучшения тепловых качеств ограждающих конструкций.
Другие исследователи рассматривали использование других агроотходов (не обязательно пищевых отходов), таких как опилки, в качестве дополнительных агроотходов в результате связанной с древесиной деятельности при производстве кирпича. Например, Мандал, Верма и Синха [32] смешивали различные концентрации летучей золы (FA) и красного шлама (RM) с опилками при изготовлении изоляционных кирпичей. Также было проведено исследование влияния соотношения FA к RM, температуры обжига и смешивания опилок на физические характеристики кирпичей. Результаты показали, что кирпичи с наивысшей максимальной прочностью имели соотношение FA к RM 60:40 независимо от температуры обжига. Кроме того, результаты также показали, что повышение температуры обжига увеличивает прочность кирпичей, в то время как использование опилок увеличивает пористость и теплоизоляцию кирпичей [32]. Кирпичи, изготовленные путем смешивания опилок (7,5%) и 40% красного шлама при температуре 1100 ° C, соответствовали критериям изоляционных кирпичей типа А, установленным стандартом IS: 2042.
В отдельном исследовании Muñoz et al. [33] разработали огнеупорные глиняные кирпичи, добавив побеги виноградной лозы в качестве порообразователя. В ходе исследования исследователи использовали древесную щепу из обрезанных побегов виноградной лозы в качестве добавочного элемента при производстве обожженных глиняных кирпичей (FCB). В центре внимания исследования была оценка влияния агроотходов на размер частиц кирпичей, при этом рассматривались три размера: 0–0,5 мм, более 1,5 мм и 0,5–1,5 мм.
Также оценивались механические и термические характеристики кирпичей.Результаты показали, что при максимальном содержании древесной щепы 10% получаются кирпичи с самой высокой прочностью на сжатие и коэффициентами водопоглощения, в то время как теплопроводность снижается до 50%. Сравнение Muñoz et al. [33] против Мандала, Вермы и Синхи [32], которые также использовали непищевые агроотходы при изготовлении кирпичей, обнаруживает сходство в том, что только минимальный процент отходов приводил к получению высококачественных кирпичей с оптимальным прочность на сжатие и скорость водопоглощения.В обоих случаях были улучшены тепловые характеристики.
4.2. Общие подходы к экологически чистому бетону
Помимо кирпича, бетон также широко используется в строительной отрасли. Прусти и др. [34] отмечают, что бетон представляет собой смесь цемента, мелкого заполнителя и крупного заполнителя, причем все они получены из природных ресурсов. Впоследствии, по мере роста спроса на жилье, значительное давление оказывается на невозобновляемые природные ресурсы, что стимулирует исследования по использованию альтернативных материалов из отходов сельского хозяйства для производства бетона.
Для начала Модани и Вьявахаре [35] исследовали эффект замены необработанной золы из жома сахарного тростника (SCBA) на объем мелкозернистого заполнителя в бетоне в соотношении 0%, 10%, 20%, 30% и 40%. . Водоцементное соотношение также поддерживалось на уровне 0,40, а доза суперпластификатора поддерживалась на уровне 0,8%. После этого образцы литого бетона были отверждены в стандартных лабораторных условиях и в течение 7 и 28 дней испытывались на прочность на сжатие, сорбционную способность и предел прочности на растяжение.Полученные данные показали, что с учетом прочности на сжатие образец, который содержал 10% замену дыхательного аппарата дыхательных путей, показал лучшие результаты, чем образцы, которые имели 0% дыхательного аппарата дыхательных путей. Кроме того, дальнейшее увеличение SCBA привело к снижению прочности на сжатие и ухудшению свойств свежего бетона. Увеличение прочности смесей с SCBA было зарегистрировано в более длительные периоды времени из-за пуццолановых свойств.
Дальнейшие испытания также показали, что прочность на разрыв и сорбционная способность снижались по мере увеличения уровня SCBA.Результаты исследования имеют важное экономическое значение, поскольку они указывают на то, что SCBA можно использовать в качестве жизнеспособной альтернативы заполнителям в производстве бетона. Прусти и др. [29] также проанализировали этот вопрос, обнаружив, что в Индии около 10 миллионов тонн сахарного тростника обрабатываются как отходы, и поэтому подходящая переработка и применение в качестве строительных материалов облегчают их утилизацию. ниже показан процесс преобразования сахарного тростника-сырца в жмых и, наконец, золу из жома сахарного тростника.
Способы получения золы из жома сахарного тростника [34].
Рао и Прабат [36] также исследовали эффект частичной замены золы жома по массе цемента при производстве бетона в соотношении 0%, 5%, 10%, 15% и 25%. Сначала исследователи измельчали золу из жома до тех пор, пока частицы не смогли пройти через сито 90 мкм, достигнув удельной поверхности 4716 см 2 / г.
После этого портландцемент был заменен золой в заданных соотношениях, а водоцементное соотношение поддерживали равным 0.42, в то время как содержание цемента осталось на уровне 378 кг / м 3 для контрольной смеси. Испытания прочности на сжатие, прочности на разрыв и прочности на изгиб также были проведены для затвердевшего бетона через 7, 21 и 90 дней соответственно. Полученные результаты показали, что цементная смесь с 10% золы жома показала лучшие результаты, такие как более высокая прочность на сжатие и изгиб через 90 дней [36]. ниже показаны результаты прочности на сжатие для различных смесей через 7, 28 и 90 дней.
Прочность бетонных смесей на сжатие через 7, 28 и 90 дней [36].
Кроме того, из рисунка видно, что прочность на сжатие смесей SCBA через 7 дней постепенно снижалась по мере увеличения соотношения. Через 28 дней прочность на сжатие постепенно увеличивалась до 10% SCBA, а после этого она постепенно снижалась с увеличением соотношения SCBA. Параллельное сравнение Рао и Прабата [36] с Модани и Вьявахаре [35], которые также использовали SCBA, показывает как различия, так и сходства.
Заслуживающее внимания сходство в двух исследованиях проистекает из того факта, что кирпичи наилучшего качества были получены при соотношении SCBA 10%, что указывает на то, что для производства бетона с высокими стандартами требуется лишь минимальный процент сельскохозяйственных отходов. Однако возникло несколько различий; Во-первых, было замечено, что Modani и Vyawahare [35] заменили SCBA объемом мелкозернистого заполнителя в бетоне, тогда как Rao и Prabath [36] заменили SCBA объемом цемента. Во-вторых, также было замечено, что у Рао и Прабата [36] отверждение проводилось в течение трех разных периодов — 7, 28 и 90 дней, в то время как Модани и Вьявахаре [35] отверждали бетон только в течение 7 и 28 дней.Эти два различия имеют существенное влияние на экономические последствия использования агроотходов в производстве бетона, поскольку они указывают на то, что SCBA можно использовать как вместо мелкозернистых заполнителей, так и цемента. Кроме того, открытие Рао и Прабата [36] о том, что отверждение в течение 90 дней дает лучшие результаты, чем 28 дней, также важно для практиков в строительной отрасли, которые извлекают пользу из таких знаний.
В отдельном исследовании Rodier et al. [37] исследовали влияние добавления золы из жома сахарного тростника (SCBA) и золы из листьев бамбука (BLA) на пуццолановые и гидратационные свойства цементных паст.Измерения электропроводности использовались для исследования пуццолановой активности бинарных и тройных смесей золы, тогда как пуццолановая реакция между раствором гидроксида кальция и золой была определена количественно с использованием кинетико-диффузионной модели. Кроме того, механические испытания, дифракция рентгеновских лучей, изотермическая калориметрия и термогравиметрический анализ также использовались для изучения влияния золы на гидратацию различных цементирующих паст. Полученные данные показали, что тройные смеси BLA и SCBA обладают более высокой пуццолановой активностью, чем бинарные смеси только SCBA [37].Кроме того, также было замечено, что для двухкомпонентных и трехкомпонентных строительных растворов были зарегистрированы более высокие значения прочности на сжатие, чем для контрольного раствора, который не содержал таких добавок.
Подобно Рао и Прабату [36], которые заменили SCBA по объему цемента, результаты исследования показали, что замена цемента 10% -ным SCBA и BLA обеспечила оптимальные характеристики цемента. Однако заметное различие заключалось в том, что включение BLA в SCBA улучшило прочность раствора на сжатие.Это напрямую говорит о том, что производство зеленого бетона путем замены цемента более чем одним типом агроотходов положительно влияет на характеристики бетона. Родье и др. [37] также показали, что при производстве 1 тонны вяжущего с использованием агропромышленной золы потреблялось меньше энергии по сравнению с обычным цементом.
Акрам и др. [38] дополнительно исследовали использование золы из жома сахарного тростника (SCBA) в качестве модификатора вязкости в самоуплотняющемся бетоне. По словам исследователей, самоуплотняющийся бетон привлек значительное внимание различных специалистов, поскольку он устраняет необходимость в вибраторе во время уплотнения.Однако его внедрение и использование затруднено из-за его относительно более высокой стоимости поставки по сравнению с обычным бетоном.
С этой целью в исследовании была предпринята попытка изучить относительную стоимость и эффективность использования золы из жома сахарного тростника (ЗСА) в качестве модифицирующего вязкость агента в самоуплотняющемся бетоне. Важные рассматриваемые переменные включали соотношение воды и связующего, долю золы из жмыха и дозировку суперпластификатора для обеспечения текучести. Содержание цемента и воды оставалось постоянным. Полученные результаты показали, что прочность на сжатие, развиваемая самоуплотняющимися бетонными смесями с золой из жома через 28 дней, была сопоставима с контрольным бетоном.Кроме того, исследование показало, что общие затраты на ингредиенты конкретных бетонных смесей были на 35,63% ниже, чем у контрольного бетона, в то время как оба имели более высокую прочность на сжатие — 34 МПа [38]. Значение исследования состоит в том, что оно подчеркивает, что агроотходы могут быть использованы в качестве ингредиента при производстве самоуплотняющегося бетона в дополнение к тройным и бинарным смесям, используемым в обычных бетонных приложениях.
Другие исследователи также исследовали использование других агроотходов, таких как скорлупа арахиса, в производстве зеленого бетона.Например, Kimeng et al. [39] исследовали использование скорлупы арахиса в качестве частичной или полной замены мелкого заполнителя при производстве легких бетонных панелей в Нигерии. Всего было отлито 63 образца бетона с использованием заменителей скорлупы арахиса в семи различных соотношениях: 0%, 10%, 20%, 30%, 50%, 70% и 100%. Испытания на прочность при сжатии, а также измерения плотности проводились через 7, 14 и 28 дней. Полученные данные показали, что там, где скорлупа арахиса использовалась только в качестве заполнителей, плотность блоков составляла 830 кг / м 3 , тогда как при использовании песчаных заполнителей плотность увеличивалась до 2160 кг / м 3 .Дальнейшие результаты показали, что средняя прочность на сжатие для оболочек с грунтом от 0% до 100% была зафиксирована на уровне 5,83 Н / мм от 2 до 0,9 Н / мм 2 через 7 дней, 8,07 Н / мм 2 до 0,5 Н / мм 2 через 14 дней и 10 Н / мм 2 до 0,6 Н / мм 2 через 28 дней. Степень влагопоглощения также увеличилась с 0,47% до 2,04% соответственно. Результаты также показали, что замена агрегатов на 30–70% дает положительные результаты. Однако было замечено, что панели скорлупы арахиса не могут быть использованы в конструкционных целях из-за их более низкой прочности на сжатие, но они эффективны в ненесущих стеновых перегородках [39].Результаты исследования подчеркивают потенциальную экономическую ценность частичного использования скорлупы арахиса в качестве замены заполнителей при производстве бетона, особенно с учетом того, что удаление отходов скорлупы арахиса в Нигерии является весьма проблематичным. Потенциал использования отходов заключается в том, что фермеры могут получать выгоду от продажи как арахиса, так и скорлупы арахиса, которые являются отходами.
Sada et al. [40] также исследовали использование скорлупы арахиса в качестве замены мелких заполнителей (речной песок) при производстве бетона в Нигерии.В ходе исследования бетонные плиты размером 150 × 150 × 150 мм были отлиты при уровнях замены 0%, 5%, 15%, 25%, 50% и 75%. После этого через 28 дней были проведены испытания на прочность на сжатие, плотность и осадку бетонных смесей. Результаты показали, что при уровне замещения 5% были зафиксированы наивысшие значения прочности на сжатие 40,59 Н / мм 2 и плотности 2533,33 кг / м 3 . Однако дальнейшее увеличение доли скорлупы арахиса свыше 5% привело к снижению как прочности на сжатие, так и плотности бетонных плит.Например, при замене 75% бетонные плиты имели прочность на сжатие 7,56 Н / мм 2 и плотность 1854,81 кг / м 3 . Аналогичный вывод Kimeng et al. [39], который также использовал скорлупу арахиса в качестве замены заполнителя при производстве зеленого бетона, был идентифицирован Sada et al. [40] показали, что скорлупа арахиса имеет потенциал для производства легкого бетона. ниже показано изменение прочности на сжатие в зависимости от количества использованной скорлупы арахиса.
Изменение прочности на сжатие в зависимости от процентного содержания скорлупы арахиса [40].
4.3. Изоляционные материалы для зданий
Агроотходы также использовались при производстве изоляционных материалов для зданий. Согласно Liu et al. [41], использование биомассы, такой как сельскохозяйственные остатки, хозяйственные растения и лесные остатки, для теплоизоляции зданий вызвало повышенный интерес в последние несколько десятилетий. Исследователь также обнаружил, что широкий спектр агроотходов также использовался для теплоизоляции — такие материалы, как конопля, солома, кокос, дерево и лен, были очень популярны, в то время как другие, такие как сизаль, тростник, трава и ананас. использовались редко [41].ниже представлена сводка термических свойств преобладающих остатков биомассы.
Термические свойства остатков биомассы [41].
Как видно из, термические свойства остатков, такие как их проводимость, теплоемкость и температуропроводность, вызвали наибольший исследовательский интерес, за которым следует их плотность. Также учитывались другие факторы, такие как прочность на сжатие и водопоглощение, в то время как такие свойства, как pH и радиоактивность, особо не акцентировались.В том же ключе исследование также показало, что использовались различные подходы к производству, где широко использовалось соединение с использованием связующего для изготовления различных материалов [41]. В других случаях было принято использование агроотходов в их естественной форме, например, упаковка соломенных тюков и сильное прессование для получения других сыпучих материалов.
В отдельном исследовании Бенфрателло [42] исследовал термические свойства изоляционных панелей, построенных с использованием только конопли и смеси конопли и бетона, уделяя особое внимание количеству добавленного волокна и гранулометрии смеси.Результаты анализа показали, что биокомпозит обладает отличными изоляционными свойствами и механической стойкостью. Однако он был легче, чем традиционный бетон, и мог использоваться надлежащим образом только там, где требовались более низкие нагрузки в зданиях, например, в зеленых покрытиях верхней части существующего здания. ниже показана полученная смесь извести и конопли.
Известково-конопляная смесь в изоляционных панелях [42].
Более раннее исследование Elfordy et al. [43] также исследовали термические и механические свойства бетонных блоков из известняка и пеньки.Были оценены механические аспекты, такие как прочность на изгиб, твердость и прочность на сжатие, а также измерена плотность внутри блоков. Результаты показали, что увеличение плотности раствора привело к соразмерному увеличению теплопроводности и механических свойств блоков. Интересный результат параллельного сравнения Benfratello [42] и Elfordy et al. [43] подтверждает, что конопля, как остаток биомассы, обеспечивает отличные теплоизоляционные свойства для зданий.Однако дополнительный вывод Elfordy et al. [43] означает необходимость найти баланс между достижением хорошей теплоизоляции и использованием механических свойств разработанных композитов, поскольку увеличение плотности привело к повышению прочности на сжатие, твердости и прочности на изгиб. Результаты также подтверждают, что Liu et al. [41], которые заметили, что конопля очень популярна в качестве теплоизолятора в строительных материалах.
Помимо конопли, солома также широко применяется в производстве теплоизоляционных материалов для зданий.Исследование Rojas et al. [44] исследовали использование натуральных волокон из кукурузной шелухи и пшеничной соломы в качестве альтернативы изоляционным материалам, изготовленным из нефтехимии. Для исследования теплопроводности и плотности композитов был использован метод Тагучи с оценкой четырех управляющих факторов: время кипения, длина волокна, время смешивания и концентрация NaOH в ортогональном массиве L-9. Метод Тагучи использует определенный набор ортогональных массивов, который рекомендует минимальное количество экспериментов, генерирующих максимум информации для различных факторов, влияющих на результаты [45].Кроме того, прочность композитов на изгиб и сжатие была измерена и сравнена с изоляционными блоками из полистирола. Полученные результаты показали, что блоки продемонстрировали хорошую теплопроводность от 0,046 до 0,047 Вт / мК, в то время как механические характеристики, такие как изгибное напряжение, были сопоставимы с блоками из пенополистирола [44]. Положительные результаты имеют значительные экономические последствия для развивающихся стран, таких как Чили, поскольку натуральные волокна на местном уровне доступны и в изобилии, а их использование при разработке строительных материалов требует меньших затрат энергии и затрат по сравнению с материалами на нефтехимической основе.
Belayachi et al. [46] также исследовали использование волокон пшеничной и ячменной соломы в производстве легких композитов для изоляции зданий. Однако, в отличие от Rojas et al. [44], было проведено сравнение обработанных и необработанных волокон, чтобы исследовать влияние обработки на огнестойкость композитов с точки зрения воспламеняемости и термического разложения. В ходе исследования волокна были смешаны с известью или гипсовой штукатуркой. Кроме того, их также обрабатывали кипяченой водой и льняным маслом для уменьшения водопоглощения при одновременном повышении совместимости и адгезии связующего.ниже показаны различные принятые альтернативы лечения.
Обработка соломенных волокон: ( a ) измельченная солома, ( b ) погружение в льняное масло, ( c ) погружение в кипяченую воду [46].
После выдержки в течение различных периодов времени (10 с, 5, 10, 15 и 60 мин) были проведены испытания на воспламеняемость пропитанных композитов с проведением анализа с использованием инфракрасных камер для оценки температуры во время и после воздействия пламени. .ниже далее резюмируются результаты воздействия огня на различные обработанные и необработанные композиты.
Распространение пламени после выдержки горелки в течение 15 и 30 с [46].
Полученные данные показали, что льняное масло служило антипиреном и, по сути, замедляло распространение пламени при обработке и дополнительно предотвращало разрушение композита [46]. Точно так же дальнейший анализ показал, что композиты на основе ячменя демонстрируют более слабые огнестойкие свойства, чем композиты на основе пшеницы.Исследование подразумевает, что дополнительная обработка натуральных волокон улучшает их термические свойства, такие как воспламеняемость и термическое разложение, и поэтому в реальных приложениях следует использовать такие идеи для изоляции зданий.
В отдельном исследовании Wang et al. [47] также исследовали термические и механические свойства композитов, созданных из рисовой соломы, магниевого цементного клея и пенообразователя. Подобно Belayachi, Hoxha и Ismail [46], композиты также подвергались обработке.Однако вместо льняного масла использовалась щелочь (NaOH). Также была проведена оценка свойств строу и связывания между матрицей и строу. ниже представлена графическая аннотация процессов, используемых при производстве композитов.
Процесс изготовления композита солома / магнезия [47].
Полученные данные показали, что механические свойства композита достигают максимального значения при смешивании соломы с 3% NaOH в течение 150 мин. Кроме того, по сравнению с другими композитами разработанный композит был легче, негорючим и обеспечивал теплоизоляцию.Исследование очень важно, поскольку оно подтверждает выводы Belayachi et al. [46], что обработка композитов, изготовленных с использованием сельскохозяйственных отходов, таких как рисовая, пшеничная или ячменная солома, улучшает их термические и механические свойства.
Другие исследователи расширили исследования, изучив влияние добавления других агроотходов в композит цемент / солома. Например, Бакатович и Гаспар [48] исследовали использование мха сфагнум в качестве волокна в теплоизоляционных панелях. В ходе исследования было разработано несколько составов теплоизоляционных плит на основе ржаной соломы, тростника и мха с использованием жидкого стеклянного связующего.Композиты были дополнительно оценены на теплопроводность и физические свойства, такие как прочность на сжатие и изгиб. Полученные результаты показали, что оптимальные результаты были получены для изоляционных панелей, в которых сочетаются волокна мха и соломы. Была зафиксирована хорошая теплопроводность от 0,044 до 0,046 Вт / мК и плотность 156–190 кг / м 3 .
Аналогичным образом была получена прочность на сжатие от 0,20 до 0,21 МПа без какой-либо усадки во время процесса сушки. Сходные настроения были также поддержаны Sair et al.[49], которые разработали экологически чистые композиты, смешав гипсовую матрицу с двумя натуральными волокнами: картоном и пробковыми отходами. Полученные результаты показали, что смешивание двух композитов с гипсовым строительным материалом повысило изоляционную способность. Точно так же бумажное волокно улучшило компрессионные свойства композита [49]. В дальнейшем исследовании Wang et al. [50] исследовали теплопроводность и механические свойства коньяка глюкоманнана (KGM) / аэрогеля на основе крахмала, усиленного пшеничной соломой.Пшеничная солома и крахмал были добавлены для улучшения физических свойств аэрогеля, таких как распределение размеров пор и механическая прочность. Полученные данные показали, что добавление крахмала и пшеничной соломы увеличивало механическую прочность композитов, тогда как пшеничная солома уменьшала размер пор аэрогеля. Кроме того, оптимизированный аэрогелевый композит продемонстрировал низкую теплопроводность при 0,046 Вт · м-1 · K-1, отличную термическую стабильность, модуль сжатия 67.5 кПа и эластичность 0,27.
Результаты показывают, что строительные изоляционные материалы можно улучшить за счет включения дополнительных сельскохозяйственных отходов, таких как волокна мха, крахмал или картон. Это напрямую говорит о том, что практикам в строительной отрасли предлагается несколько альтернатив для повышения устойчивости теплоизоляционных строительных материалов — с одной стороны, обработка щелочами, такими как NaOH или льняное масло, улучшает их термические свойства, а с другой — добавление другие агроотходы композитов также обладают аналогичными качествами.
4.4. Армирующие материалы для зданий
Исследования показывают, что агроотходы также используются при производстве армирующих материалов для зданий. Однако, прежде чем исследовать их использование, очень важно выделить выводы из предыдущего раздела, которые показали, что строительные материалы, полученные из отходов сельского хозяйства, были легкими. Например, Таурино и др. [29] показали, что легкие кирпичи можно разработать, объединив глину и агроотходы от виноделия и косточек винограда.
Kimeng et al. [39] также отметили, что бетонные панели, отлитые с использованием скорлупы арахиса в качестве замены заполнителя, не могут использоваться в тяжелых конструкционных конструкциях из-за их более низкой прочности на сжатие. Belayachi et al. [46] также сообщили, что строительные изоляционные композиты, разработанные с использованием волокон пшеничной и ячменной соломы, также были легкими по своей природе. Поэтому при изучении применения армирующих материалов на основе агроотходов акцент смещается на исследования, демонстрирующие, как различные типы агроотходов использовались для армирования.
Для начала Пачеко-Торгал и Джалали [51] обнаружили, что использование растительных волокон в качестве армирования в материалах на основе цемента повышает долговечность и свойства вяжущих материалов. ниже показаны бетонные балки, армированные бамбуковой арматурой, которая представляет собой растительное волокно.
Бетонные балки, армированные бамбуковой арматурой: ( a ) готовая арматура, ( b ) установка [51].
Исследование также показало, что широкий спектр растительных волокон может быть использован для армирования материалов на основе цемента, таких как сизаль, кокос, бамбук и конопля.иллюстрирует отпечаток бамбуковой арматуры в цементном материале.
Отпечаток бамбуковой арматуры в цементном материале [51].
В отдельном исследовании Sharda et al. [52] также показали, что фибра является эффективной альтернативой стальным стержням при армировании бетона. Исследователи предположили, что использование волокон в бетонных материалах улучшило их долговечность на основе результатов испытаний, таких как сопротивление замораживанию-оттаиванию, глубина карбонизации и проницаемость.Однако Sharda et al. [52] подчеркнули, что необходимо проявлять осторожность и обеспечивать компетентность в выполнении армирования волокном. Guna et al. [3] исследовали использование необработанной рисовой шелухи (RH) и скорлупы арахиса (GNS) при приготовлении биокомпозитов из гибридного полипропилена (PP) для экологически чистых строительных материалов. После этого были проведены испытания для оценки влияния процентного содержания арматуры на такие аспекты, как звукопоглощение, огнестойкость, теплоизоляция, водостойкость и механические свойства.Полученные результаты показали, что армированные композиты обладают хорошей прочностью на изгиб и растяжение с самыми высокими значениями, зарегистрированными как 37,6 МПа и 15,6 МПа соответственно для соотношения 20/60/20 GNS / RH / PP.
Кроме того, коэффициент теплопроводности варьировался от 0,156 до 0,270 Вт / мК, а максимальный коэффициент звукопоглощения был зафиксирован как 0,48. Таким образом, свойства композитов были сопоставимы с другими биокомпозитами. иллюстрирует графическую аннотацию изготовления композитов.
Армирование гибридного полипропилена с использованием рисовой шелухи и скорлупы арахиса [3].
В другом исследовании Hassan et al. [53] исследовали механические и морфологические свойства обугленных стеблей кукурузы, используемых для усиления полиэфирных композитов при производстве экологически чистых композитов. Обугленные частицы золы из стеблей кукурузы (MSAps) добавляли в четырех отдельных соотношениях — 5%, 10%, 15% и 20% — и полученные композитные образцы анализировали, чтобы оценить влияние различных соотношений.Полученные данные показали, что увеличение количества частиц золы из стеблей кукурузы привело к соразмерному увеличению прочности на разрыв, прочности на сжатие и модуля упругости композитов. Однако ударная вязкость постепенно снижалась. Результаты показали, что MSAps можно использовать для улучшения композитов с полимерной матрицей, используемых в строительстве и автомобилях.
Натали и др. [54] дополнительно исследовали использование волокна для усиления геополимерных композитов из-за их низкой прочности на растяжение и изгиб, что привело к их хрупкости и керамической природе.Полученные данные также показали, что как органические, так и неорганические волокна повышают прочность геополимеров на изгиб. Было также замечено, что геополимеры увеличивают свою вязкость [54]. В отдельном исследовании Santos et al. [55] исследовали усиление полимерной матрицы с использованием необработанных натуральных волокон на основе PLA и сосновой смолы, добавленных в трех различных соотношениях: 5%, 7,5% и 10%. Морфологические и термические характеристики волокна были дополнительно оценены. Результаты показали, что было увеличение прочности на изгиб композитов, в которые были добавлены натуральные волокна, по сравнению с теми, в которых они были исключены.
Ян и др. [56] также сравнительно исследовали возможность использования композитных материалов из отработанных шин, армированных рисовой соломой, в качестве композитных строительных материалов. В ходе исследования были изготовлены два типа панельных изоляционных плит: древесно-стружечные плиты и композитные плиты, изготовленные путем смешивания частиц отработанных шин из лигноцеллюлозного волокна (рисовой соломы) с параметрами удельного веса 0,8 и содержанием рисовой соломы в соотношении 10/90. , 20/80 и 30/70 от веса рисовой соломы в изоляционных плитах.В качестве композиционного связующего использовался полиуретановый клей для резины. Полученные данные показали, что композитные плиты, армированные отходами рисовой соломы, демонстрируют лучшее водопоглощение, водонепроницаемость и набухание по толщине, чем древесно-стружечные плиты. Композитные плиты также превосходили древесные и обладали хорошей звукоизоляцией, защитой от гниения, образования щелочи и электроизоляцией. Точно так же исследование показало, что композитные плиты могут быть использованы в качестве адекватной замены изоляционным плитам и другим материалам, изгибающимся на изгиб, благодаря их превосходным свойствам в предотвращении ударных повреждений, их дешевизне и простоте модификации.
Параллельная оценка результатов позволяет выделить два важных вывода. Во-первых, агроотходы могут быть использованы для армирования в их естественной форме, например, бамбук для цементации. Во-вторых, агроотходы можно обрабатывать или использовать в качестве химических добавок в армирующих биокомпозитах, тем самым предполагая, что обработка агроотходов была необходима перед их использованием в армирующих приложениях. Тем не менее, слияние, наблюдаемое в различных исследованиях, заключалось в том, что разработанные строительные материалы продемонстрировали превосходные свойства, которые были сопоставимы с другими традиционными материалами.
В других случаях некоторые исследователи исследовали использование натурального волокна для усиления других строительных материалов, таких как кирпич. Например, Binici et al. [57] исследовали влияние армирующих глиняных кирпичей с использованием двух типов волокон: пластиковых волокон, таких как полистирол, и сельскохозяйственных отходов, таких как солома. Результаты показали, что кирпичи, армированные натуральными волокнами, соответствуют требованиям теплопроводности и прочности на сжатие, установленным ASTM и турецкими стандартами.Кроме того, базальтовая пемза использовалась в качестве ингредиента для снижения коэффициента теплопроводности кирпичей, армированных волокном. Однако при сравнении двух армированных кирпичей глиняные кирпичи, армированные пластмассой, продемонстрировали более высокую прочность на сжатие, чем кирпичи без волокон и кирпичи, в которых использовалась солома. Тем не менее, исследование пришло к выводу, что дома из сырцового кирпича, армированные волокном, превосходят бетонные дома с точки зрения поддержания температуры в помещении зимой и летом.ниже показан модельный дом, построенный из глиняных кирпичей, армированных волокном.
Модель дома построена из сырцового кирпича, армированного волокном [57].
Saxena et al. [58] далее исследовали потенциал использования армированных полимерных композитов в качестве замены традиционных древесных материалов. Результаты показали, что композиты, разработанные с использованием натурального волокна или промышленных отходов, таких как красный шлам и летучая зола, обладают превосходными механическими свойствами, а также устойчивы к огню, абразивному износу, химическому воздействию и водопоглощению по сравнению с традиционными продуктами, такими как древесина, ДСП и волокна средней плотности (МДФ).Исследователи также утверждали, что композитные материалы из растительного волокна и промышленных отходов могут служить потенциальной заменой традиционной древесине благодаря их экономии на затратах и энергии, а также их технологической жизнеспособности. Дополнительным следствием результатов является то, что инженеры теперь могут исследовать использование легкодоступных агроотходов при разработке строительных материалов, поскольку это было исключено в предыдущие десятилетия [58].
4.5. ДСП
ДСП или ДСП представляют собой конструкционные изделия из древесины, полученные путем прессования древесной стружки, опилок или древесных стружек, связанных синтетической смолой.Исследования показывают, что агроотходы также используются при производстве древесностружечных плит в качестве замены традиционных побочных продуктов древесины, таких как стружка и опилки, тем самым улучшая качество продукта в целом. Например, Бхадури и Моджумдер [59] исследовали использование растения Кхимп, которое представляет собой куст, широко выращиваемый в пустыне Раджастан, в производстве ДСП средней плотности (60 см × 60 см × 1,3 см) с использованием карбамида-формальдегида. (УФ) и фенолформальдегидные (ФФ) смолы в качестве связующих по отдельности.показывает завод «Химп».
Концентрации UF и PF варьировались от 10% до 20% для оценки воздействия клея на физико-механические свойства древесностружечных плит. После этого были использованы стандартные методы для оценки физических свойств плит, их плотности, содержания влаги, значений набухания, водопоглощения и механических характеристик, таких как прочность на разрыв и ударная вязкость, модуль разрыва и модуль упругости. Полученные результаты показали, что физико-механические свойства плит, разработанных с использованием смол UF и PF, соответствуют установленным спецификациям BIS для древесностружечных плит общего назначения средней плотности.Однако был отмечен ключевой вывод: плиты, разработанные с использованием смолы PF, продемонстрировали лучшие физические и механические характеристики, чем плиты UF. Экономическое значение исследования заключалось в том, что древесину можно эффективно заменить в качестве сырья для древесностружечных плит в пустынном регионе без какого-либо неблагоприятного воздействия на окружающую среду. Тем не менее, исследование уникально, поскольку оно сосредоточено на использовании пустынных растений, таких как кустарник Химп, при производстве строительных материалов.
В других исследованиях исследователи изучали возможность замены побочных продуктов древесины агроотходами при производстве древесностружечных плит средней плотности.Например, Das et al. [60] показали, что древесно-стружечные плиты для различных применений могут быть изготовлены из сельскохозяйственных отходов джутовой палочки. В отдельном исследовании Дас и Чанда [61] дополнительно исследовали использование остатков листьев сахарной свеклы в производстве древесностружечных плит после экстракции белка. В исследовании использовалось несколько систем связующих: карбамидоформальдегидная (UF) смола, фенолформальдегидная (PF) смола и конденсация формальдегида и мочевины in situ без применения какой-либо смолы. Затем различные плиты были испытаны на физические свойства, такие как содержание влаги, водопоглощение, плотность, набухание или значения толщины.
Аналогичным образом, механические характеристики, такие как ударная вязкость и прочность на разрыв, также были рассчитаны на основе стандартов BIS. Полученные результаты показали, что свойства плит, изготовленных с использованием листового волокна остатков сахарной свеклы, демонстрируют структуру, аналогичную другим традиционным лигноцеллюлозным материалам, используемым в производстве древесностружечных плит, таких как стебли хлопка, джутовая палочка и жом [61]. Аналогичным образом, значительная разница в результатах также наблюдалась из-за использования различных связующих смол — в частности, плиты, полученные путем конденсации формальдегида и мочевины на месте без смолы, были хуже, чем плиты, разработанные с использованием смол UF и PF.Тем не менее, исследование показало, что древесно-стружечные плиты, разработанные с использованием остатков листьев сахарной свеклы, соответствовали стандартам BIS для общего применения, такого как облицовка, облицовка панелями и внутренние перегородки. ниже показано сравнение физико-механических свойств древесностружечных плит, полученных с использованием различных систем связующих.
Физико-механические особенности различных ДСП [61].
Из результатов было замечено, что древесностружечные плиты из волокон листьев сахарной свеклы, изготовленные из смолы PF, продемонстрировали отличные результаты с точки зрения плотности, толщины, ударной вязкости и прочности на разрыв.
Rosario et al. [62] также исследовали использование стеблей хлопка в производстве древесностружечных плит с использованием карбамида-формальдегида в качестве связующего. В ходе исследования исследователь оценил влияние трех различных уровней содержания смолы — 8%, 10% и 12%, а также трех различных плотностей картона — 400 кг / см 3 , 500 кг / см 3 и 600 кг / см 3 о качестве однослойных и трехслойных ДСП, изготовленных из стеблей хлопчатника. Полученные результаты показали, что только плотность плит оказывает существенное влияние на качество древесностружечных плит, поскольку самая тяжелая древесностружечная плита (600 кг / см 3 ) соответствовала механическим стандартам PHILSA при любом процентном содержании смолы.Однако, что касается стабильности размеров, только трехслойные ДСП плотностью 600 кг / см 3 с содержанием смолы 10% и 12% соответствовали установленным стандартам PHILSA. Дальнейшие выводы показали, что оптимальные трехслойные древесно-стружечные плиты были разработаны с содержанием смолы 10% и плотностью 600 кг / см 3 , тогда как однослойные плиты были изготовлены с содержанием смолы 8% и плотностью 600 кг / см 3 .
В другом исследовании Khanjanzadeh et al.[63] исследовали физико-механические свойства трехслойных древесно-стружечных плит, содержащих различное количество стеблей хлопка и малоиспользуемых древесных частиц павловнии. Эти два продукта были смешаны в соотношении 30%, 50% и 70% с использованием карбамидоформальдегидной смолы. Полученные данные показали, что механические свойства плит значительно улучшились после добавления стебля хлопка и древесины павловнии. Однако, напротив, более высокое содержание стеблей хлопка и древесных частиц павловнии снижало водонепроницаемость композитов.Превосходные механические свойства композитов были получены при соотношении 50% и 70% соответственно. Некоторые сходства и различия можно обнаружить из сравнения Rosario et al. [62] и Ханджанзаде и др. [63], которые оба использовали стебли хлопка для производства древесностружечных плит. Слияние состоит в том, что оба исследователя использовали мочевину-формальдегид в качестве связующего для смолы и достигли относительно схожих результатов в том, что плиты соответствовали установленным стандартам. Однако возникает разница в том, что Khanjanzadeh et al.[63] продемонстрировали, что механические и физические свойства древесностружечных плит могут быть дополнительно улучшены путем добавления древесных частиц павловнии. Таким образом, это говорит о том, что смешивание более чем одного типа агроотходов может улучшить качество древесностружечных плит.
Чтобы подтвердить это утверждение, необходимо изучить другие исследования, в которых исследователи объединили более одного типа агроотходов при производстве древесностружечных плит. Исследование Fiorelli et al. [64] провели сравнительную оценку теплофизико-механических свойств и микроструктурных свойств многослойных древесностружечных плит, которые были изготовлены с использованием жома сахарного тростника в их наружных слоях и смеси жома сахарного тростника и растительных волокон Амазонки, таких как джут и курауа.Для измерения плотности плит использовали дифракцию рентгеновских лучей, чтобы гарантировать, что она поддерживается на уровне 550 кг / м 3 . Бразильские стандарты ABNT NBR 14,810: 2013 также использовались для оценки механических и физических свойств плит. Кроме того, для определения теплопроводности применялся ISO 8301: 1999. Полученные данные показали, что механические свойства древесностружечных плит с добавкой, содержащей растительные волокна, превосходили те, которые использовали только жом сахарного тростника.Кроме того, наблюдалась схожесть теплопроводности различных плит, что позволяет предположить, что интеграция растительных волокон не влияет на конкретное свойство.
Akinyemi et al. [65] также подтвердили аналогичные настроения в исследовании, посвященном изучению долговечности и прочностных характеристик древесностружечных плит, изготовленных из древесных отходов и пенополистирола (EPS). В ходе исследования в качестве связующих в плитах использовались два разных размера древесных частиц и две разные дозировки смол EPS.После этого оценивали модуль разрыва (MOR) и модуль упругости (MOE). Полученные данные показали, что снижение водопоглощения композита следует за увеличением содержания пенополистирола. Однако оптимальные характеристики досок были зафиксированы до длительного погружения в воду. Исследование показало, что отходы древесины и пенополистирола можно использовать в производстве композитных деревянных панелей, которые могут выдерживать влажные условия окружающей среды.
4.6. Пластмассы на биологической основе
Последний обсуждаемый строительный материал — это производство пластмасс на биологической основе из отходов сельского хозяйства.Для начала Ашори и Нурбахш [66] исследовали потенциал использования остатков агроотходов, таких как стебли подсолнечника, волокна жома и стебли кукурузы, в качестве усиления при производстве термопластов в качестве альтернативы древесным волокнам. В исследовании были использованы две марки связующих агентов — Eastman G-3003 и G-3216, и было оценено их влияние на механические свойства термопластов. Использовали одноуровневую загрузку волокна по весу (30%), в то время как три уровня содержания связующего агента (0%, 1.5% и 2,5%). Полученные результаты показали, что там, где образцы обрабатывались с использованием любого из двух связующих агентов, наблюдалось улучшение свойств при растяжении, изгибе и ударе по сравнению с необработанными образцами. Аналогичным образом наблюдали, что связующий агент положительно влияет на межфазное связывание. Однако композиты, обработанные агентом G-3216, превзошли те, которые были обработаны с использованием G-1303, из-за высокой вязкости расплава G-3003. Было замечено, что образцы, в которых использовалось волокно жмыха, продемонстрировали превосходные качества из-за присущих им химических свойств.
Leceta et al. [67] также исследовали воздействие на окружающую среду пленок на биологической основе, полученных из агропромышленных отходов и остатков морской среды. Использованные агроотходы включали соевый белок, побочный продукт соевой промышленности, хитозан из экзоскелета ракообразных и агар из морских водорослей. Полученные результаты показали, что в отличие от полимеров, производимых в процессах нефтепереработки, пленки на биологической основе, полученные из агроотходов и морских остатков, оказывают наименьшее негативное воздействие на окружающую среду благодаря своим биоразлагаемым характеристикам.Ламберт и Вагнер [68] также оценили производство пластмасс на биологической основе с аналогичной точки зрения в своей обзорной статье, при этом особое внимание было уделено их разложению в окружающей среде. Однако исследователи обнаружили, что интеграция пищевых отходов и микроводорослей оказывает влияние на структуру полимера и, в сущности, влияет на характеристики композитов в дополнение к влиянию на биоразлагаемость [68].
Ashok et al. [69] далее утверждали, что биопластики превосходят обычные пластмассы, полученные из ископаемого топлива, с точки зрения энергоэффективности, выбросов углерода и потребления нефти.Однако исследователи выяснили, что биопластики уступают по применимости. С этой целью они предложили интегрировать крахмал в производство биопластов, чтобы дополнительно улучшить такие свойства, как твердость, ударная вязкость и способность к биологическому разложению. В отдельном исследовании Gonçalves de Moura et al. [70] использовали методологию зеленой химии для извлечения природных полимеров, таких как целлюлоза, из растительных отходов. В результате исследователи смогли приготовить новые функциональные полимеры для упаковки на основе экстрагированной целлюлозы, которые продемонстрировали твердые термомеханические свойства и способность к биоразложению.Смысл исследования заключался в раскрытии потенциала агроотходов в производстве новых пластиков на основе целлюлозы для применения в упаковке пищевых продуктов [70]. Анализ трех исследований [69,70,71] показывает, что использование агроотходов при производстве пластмасс на биологической основе не только улучшает присущие им механические свойства, такие как ударная вязкость, но также улучшает их биоразлагаемость, тем самым уменьшая неблагоприятное воздействие. проблема загрязнения окружающей среды.
Chiellini et al.[72] также продемонстрировали приготовление экологически разлагаемых смесей и композитов в различных условиях. В исследовании в качестве предпочтительного синтетического полимера использовался поливиниловый спирт (ПВС) из-за простоты его переработки из водных растворов или суспензий, а также плавления путем литья под давлением и экструзии с раздувом. Кроме того, крахмал и желатин использовались в качестве полимерных материалов и натуральных наполнителей, таких как жмых сахарного тростника (SCB), яблочная кожура (AP), кукурузные волокна (CF), пшеничная мука (WF), пшеничная солома (WS) и апельсиновые корки ( OP) используется.Подобно предыдущим исследованиям [69,70], исследователи также отметили, что интеграция агроотходов в производство полимерных материалов на биологической основе и наполнителей улучшила их морфологические и механические свойства, а также привела к получению биоразлагаемых конечных продуктов, которые не могли повлиять на неблагоприятно для окружающей среды.
5. Преимущества и недостатки строительных материалов из агроотходов
На основе всесторонней оценки различных строительных материалов, производимых из агроотходов, как описано в предыдущих разделах, выявлено несколько преимуществ и недостатков.В этом разделе приводится краткое изложение преимуществ и недостатков, связанных с использованием агроотходов при разработке строительных материалов.
5.1. Преимущества использования агроотходов при производстве строительных материалов
Преимущества использования агроотходов при производстве строительных материалов подразделяются на две основные группы. Во-первых, это преимущества, возникающие в результате повторного использования отходов агроотходов, которые в противном случае были бы выброшены в окружающую среду; во-вторых, преимущества, возникающие в результате использования агроотходов при разработке строительных материалов.
С первой категорией значительное преимущество проистекает из того факта, что повторное использование агроотходов в производственных процессах помогает решить проблему загрязнения, которая возникает из-за традиционных подходов к удалению, таких как захоронение на свалках, сжигание и компостирование [8]. Исследования показали, что различные сельскохозяйственные процессы приводят к образованию значительного количества отходов, что создает проблемы при их удалении и надлежащем управлении. Например, в Индии только от сельскохозяйственных продуктов было зарегистрировано более 600 метрических тонн (МТ) отходов [2].Следовательно, повторное использование отходов подразумевает, что меньше ресурсов используется для управления программами по утилизации агроотходов, поскольку требуется утилизация меньшего количества. Второе преимущество напрямую связано с окружающей средой, так как агроотходы повторно используются в качестве альтернативы традиционным строительным материалам, таким как цемент или песчаные заполнители, меньше невозобновляемых ресурсов используется для облегчения производственных процессов. Таким образом, это приводит к сохранению окружающей среды, поскольку при производстве строительных материалов также потребляется меньше энергии.
Что касается второй категории, обзорный документ также выявил несколько преимуществ. Начнем с того, что при строительстве кирпичных или каменных компонентов использование агроотходов привело к получению качественного легкого кирпича, соответствующего установленным строительным стандартам. Kazmi et al. [27] показали, что использование золы рисовой шелухи (RHA) и золы жома сахарного тростника (SBA) при производстве глиняных кирпичей путем включения 5% RHA и SBA по массе глины привело к получению кирпичей, модуль разрыва и прочность на сжатие которых соответствовали строению в Пакистане. кодексов и стандартных руководств ATSM.Таурино и др. [29] также продемонстрировали производство легких кирпичей путем объединения винных отходов, таких как винные отходы, виноградные косточки и стебли, с глиной. Различные исследования показали, что агроотходы обладают потенциалом для разработки строительных материалов, соответствующих требуемым строительным стандартам.
Точно так же с зеленым бетоном различные исследователи показали, что агроотходы облегчили разработку строительных материалов, которые были более дешевыми и высокоэффективными. Аналитическое исследование Akram et al.[38] продемонстрировали использование золы из жома сахарного тростника (SCBA) в качестве модификатора вязкости в самоуплотняющемся бетоне. Непосредственно это имеет значительные экономические последствия, поскольку исключает расходы на аренду вибраторов для выполнения процессов уплотнения.
Что касается изоляционных материалов, то использование агроотходов, таких как конопля, показало, что биокомпозит обладает превосходными изоляционными свойствами и механической стойкостью [42]. Фактически это означало, что жители домов изолированы с использованием строительных материалов, разработанных с использованием удобрений, полученных из сельскохозяйственных отходов, по гораздо доступной цене.Таким образом, изоляционные материалы обеспечивают как социальную, так и экономическую устойчивость. С другой стороны, использование агроотходов для разработки армирующих материалов показало, что их долговечность и производительность значительно улучшились. Например, Пачеко-Торгал и Джалали [51] показали, что использование растительных волокон в качестве армирования в материалах на основе цемента повышает долговечность и свойства вяжущих материалов. В отдельных исследованиях исследования также показали, что использование обугленных частиц золы из стеблей кукурузы увеличивает прочность на разрыв, прочность на сжатие и модуль упругости композитов.Таким образом, преимущества улучшения строительных материалов дополнительно связаны с интеграцией вариантов агроотходов.
Наконец, с использованием агроотходов для разработки древесностружечных плит и пластмасс на биологической основе также были выявлены различные преимущества экономической и экологической устойчивости. Например, в случае древесно-стружечных плит использование альтернатив, таких как куст растения Химп, позволило получить материалы подходящего качества, соответствующие стандартам BIS [59]. Это напрямую говорит о том, что ожидается отказ от побочных продуктов древесины, что снизит негативное воздействие на окружающую среду и повысит экономическую выгоду от использования таких материалов.Что касается пластиков на биологической основе, исследования показали, что они превосходят обычные пластики, полученные из ископаемого топлива, с точки зрения энергоэффективности, выбросов углерода и потребления нефти [69]. Кроме того, он также улучшил экологическую устойчивость благодаря своей биоразлагаемой природе.
Таким образом, можно утверждать, что различные строительные материалы на основе сельскохозяйственных отходов давали три основных типа преимуществ: экономическую, экологическую и социальную устойчивость. Поскольку для их производства требовалось меньше энергии, это предполагало меньшие затраты и ресурсы на их производство.Аналогичным образом, окружающая среда также будет сохранена за счет использования изоляционных материалов, которые снижают потребность в энергии. Жители разных зданий также достигли бы комфорта и максимального качества, живя в функциональной качественной среде.
5.2. Недостатки использования агроотходов в производстве строительных материалов
Несмотря на многочисленные преимущества, связанные с использованием агроотходов при разработке строительных материалов, было выявлено несколько недостатков.Тем не менее, было выявлено лишь несколько проблем, в первую очередь из-за легкости строительных материалов на основе сельскохозяйственных отходов. Например, в случае применения в производстве кирпича / каменной кладки ключевым недостатком было то, что кирпичи, полученные в процессе производства, были легкими и, как таковые, подходили только для некоторых структурных применений. Например, Kazmi et al. [27] утверждали, что кирпичи, разработанные с использованием золы рисовой шелухи (RHA), золы из жома сахарного тростника (SBA) и глины, могут использоваться только в тех случаях, когда требуются более низкие структурные нагрузки в зданиях.Аналогичный результат наблюдался и с изоляционными материалами для зданий, где Бенфрателло [42] утверждал, что смесь конопли и известкового бетона легче, чем обычный бетон, и как таковая может использоваться надлежащим образом только там, где требуются более низкие нагрузки в зданиях — например, , в зеленых покрытиях верхней части существующего дома. Однако, несмотря на легкую природу некоторых строительных материалов, таких как кирпич, тем не менее, наблюдалось, что другие применения агроотходов поддерживают более тяжелые применения, например, в приложениях для армирования.Следовательно, аргумент о том, что строительные материалы на основе сельскохозяйственных отходов подходят только для легких применений, таких как крыши [42] или другие более легкие конструкционные элементы [27], неверен. Например, Shardaet al. [52] продемонстрировали использование фибры в качестве эффективной альтернативы стальным стержням при армировании бетона. Исследователи предположили, что использование волокон в бетонных материалах улучшило их долговечность, основываясь на результатах испытаний, таких как сопротивление замораживанию-оттаиванию, глубина карбонизации и проницаемость.В отдельном исследовании Natali et al. [54] далее показали, что усиление геополимерных композитов путем добавления органических или неорганических волокон увеличивает их прочность на изгиб, а также их ударную вязкость. Отдельные исследования показывают, что строительные материалы на основе агроотходов могут применяться как в легких, так и в более надежных приложениях, и, как таковые, их недостаток по сравнению с приложениями, в которых они используются. Например, если основное внимание уделяется разработке кирпичей на основе агроотходов, материалы будут невыгодными, поскольку они подходят только для легких применений.Однако использование натуральных волокон в бетоне было бы дополнительным преимуществом, поскольку они улучшают долговечность материалов.
Еще одним отмеченным недостатком была необходимость высокого уровня знаний при их производстве. Например, Sharda et al. [53] подчеркнули необходимость проявлять осторожность и обеспечивать компетентность в выполнении армирования натуральными волокнами в цементных материалах. Точно так же это относительный недостаток, связанный с наличием высококвалифицированной рабочей силы при разработке материалов.Там, где квалифицированная рабочая сила доступна и легкодоступна, строительные проекты разрабатываются быстро по сравнению со сценариями, когда рабочая сила должна быть получена более дорогой. Третий недостаток также может быть выявлен в требовании нескольких предварительных процессов, прежде чем агроотходы можно будет использовать в реальных строительных проектах. Например, как показано в, композиты, изготовленные из рисовой соломы, должны были быть обработаны щелочью (NaOH) перед смешиванием с адгезивом и пенообразователем [47]. Аналогичным образом, Belayachi et al.[46] также показали, что при производстве композитов для строительной изоляции из волокон пшеничной и ячменной соломы необходимо было провести несколько предварительных процессов, таких как смешивание с известью или гипсовой штукатуркой и обработка соломинок кипяченой водой или льняным маслом, чтобы уменьшить водопоглощение при одновременном повышении совместимости и адгезии связующего. Хотя можно было бы утверждать, что предварительная обработка требовалась для экспериментальных целей, в крупномасштабных применениях такие обработки являются дорогостоящими и требуют времени, поэтому являются невыгодными.
Дополнительные проблемы и недостатки также были связаны с производством экологически чистых строительных материалов. Во-первых, анализ процессов производства кирпича показал, что традиционные подходы было легче реализовать, поскольку кирпичи были разработаны путем сначала смешивания материалов на основе земли, а затем кирпичи формовались, сушились и обжигались в печах. С другой стороны, разработка экологически чистых кирпичей оказалась более сложной задачей, особенно потому, что у исследователей не было рекомендаций по интеграции агроотходов с обычными материалами.Например, Кизиневич и др. [28], при разработке экологически чистых глиняных кирпичей с добавлением промпродуктов из овсяной и ячменной шелухи, необходимо было подготовить три отдельные концентрации — 5%, 10% и 20% — и сравнить полученные результаты. Аналогичным образом, Де Силва и Перера [30] при изготовлении глиняных кирпичей путем добавления золы рисовой шелухи (RHA) должны были смешивать агроотходы в различных концентрациях: 0%, 2%, 4%, 6%, 8% и 10%. . Подобные результаты были также получены при приготовлении зеленого бетона, где Модани и Вьявахаре [35] заменили необработанную золу жома сахарного тростника по объему мелкозернистым заполнителем бетона в соотношении 0%, 10%, 20%, 30% и 40%.Hassan et al. [53] также добавляли частицы золы из обугленных стеблей кукурузы (MSAps) в четырех отдельных соотношениях — 5%, 10%, 15% и 20% — в армирующие полиэфирные композиты. Анализ показал, что отсутствуют руководящие принципы, способствующие разработке различных экологически безопасных строительных материалов, что приводит к смешиванию в различных соотношениях концентраций. Это непосредственно подчеркивает существующий пробел в исследованиях для изучения и определения оптимальных соотношений, которые следует принять при интеграции различных типов агроотходов.Косвенно, однако, это предполагает, что эксперименты по-прежнему необходимы в реальных приложениях, где необходимы строительные материалы на основе сельскохозяйственных отходов. Впоследствии это приводит к более высоким затратам и использованию большего количества времени до определения оптимальных соотношений, которые следует использовать.
Еще одна производственная проблема касается этапов предварительной обработки некоторых сельскохозяйственных отходов, прежде чем их можно будет объединить с традиционными материалами. Belayachi et al. [46] при производстве легких композитов для строительной теплоизоляции смешанные волокна соломы пшеницы и ячменя обрабатывались кипяченой водой и льняным маслом для уменьшения водопоглощения при одновременном повышении совместимости и адгезии связующего.Wang et al. [47] при разработке композитов из рисовой соломы, магниевого цементного клея и пенообразователя также обрабатывали агроотходы с помощью щелочи (NaOH). Точно так же при производстве кирпича и каменной кладки исследователи также сжигали различные твердые отходы, такие как арахис, рис и шелуху ячменя, чтобы получить золу, которую можно было бы объединить с обычными материалами. Кроме того, исследование показало, что золу необходимо было дополнительно просеять, прежде чем добавлять в глиняные кирпичи.См., Где показаны процессы, используемые для создания автономных дыхательных аппаратов, когда твердые отходы сжигались для образования золы. Прямое следствие мероприятий по предварительной обработке заключается в том, что они предполагают, что для производства экологически чистых строительных материалов в долгосрочной перспективе требуется больше ресурсов, чтобы обеспечить необходимую предварительную обработку, например, обработку химическими веществами и сжигание твердых отходов для образования необходимой золы. . Однако в других случаях исследователи использовали сырые агроотходы без дополнительной обработки.Например, Пачеко-Торгал и Джалали [51] использовали растительные волокна в качестве армирования в материалах на основе цемента, как показано на рис. Это также говорит о том, что дополнительная обработка не является обязательным требованием для всех типов строительных материалов на основе сельского хозяйства.
Создание стоимости европейских строительных материалов — в чем заключаются возможности?
В то время как важность и динамика строительной отрасли хорошо известны, сопутствующей отрасли строительных материалов обычно уделяется меньше внимания, несмотря на то, что в 2015 году она принесла глобальный доход, оцениваемый в 2–3 триллиона долларов.Именно в этом секторе производятся основные строительные компоненты, как внешние (внешние сегменты стен, крыши, изоляция, стекло), так и внутренние, такие как системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, окна и двери, а также внутренние стены. Специальные химические вещества, используемые в красках и строительных смесях, таких как бетон, также входят в сферу его компетенции.
Будьте в курсе ваших любимых темНа большинстве европейских рынков наблюдается значительный рост строительной активности: с 2009 года среднегодовые темпы роста строительства (CAGR) составили в среднем 7 процентов в Германии, 2 процента во Франции и 6 процентов в Великобритании, в основном за счет исторически низких процентных ставок. ставки.Поэтому поразительно, что рентабельность строительных материалов отстает. По нашим оценкам, 60 процентов компаний в отрасли примерно нейтральны с точки зрения стоимости, а 20 процентов несут экономические убытки. Однако остальные 20 процентов добиваются успеха.
Как они создают ценность? За счет акцента на эксплуатационных характеристиках.
Рыночные тенденции и последствия
Улучшение операционных показателей для увеличения прибыльности требует понимания рыночных тенденций и их последствий.Шесть основных промышленных движений влияют на участников рынка строительных материалов, увеличивая динамику и сложность рынка:
- Еще многоквартирные дома. На большинстве европейских рынков наблюдается явная тенденция к использованию многоквартирных домов. Это требует меньшего количества материалов на единицу, а также изменений в типах используемых строительных материалов, таких как более сильный рост компонентов плоской крыши по сравнению с черепицей.
- Сильные региональные предпочтения в отношении строительных материалов. На европейских рынках существуют сильные региональные предпочтения в отношении типов строительных материалов, что затрудняет рост компаний за счет инноваций или разработки новых продуктов.
- Усиление консолидации на рынке. Большое количество сделок M&A за последнее десятилетие привело к консолидации рынка, а также к увеличению размера и сложности многих игроков.
- Ужесточение экологических норм. Помимо увеличения затрат на электроэнергию, возрастает сложность из-за регулирования торговли выбросами углерода.Также существует необходимость интегрировать мышление экономики замкнутого цикла в производство строительных материалов, чтобы компенсировать отходы, образующиеся при строительстве и сносе.
- Ограниченная рабочая сила и производительность строительства. Нехватка рабочей силы с нужными возможностями ограничила производительность строительства до тех же уровней, что и 50 лет назад, усугубляя проблемы в удовлетворении спроса и стимулируя более широкую тенденцию к сборному строительству. Более того, хотя сборные конструкции могут значительно повысить производительность строительства, они также усложняют производство строительных материалов.
- Цифровые сбои в цепочке создания стоимости. Новые цифровые инструменты включают использование информационного моделирования зданий (BIM) для взаимодействия с планировщиками и лицами, принимающими решения, повышения эффективности планирования и сокращения времени выполнения заказов и сбоев. Цифровые клиентские платформы также позволяют поставщикам увеличивать прямые продажи, снижая важность продавцов. Инструменты автоматизации и аналитики также помогают оптимизировать производительность, стоимость энергии и качество, уделяя особое внимание тепловым процессам на заводах по производству строительных материалов.
Эти тенденции, связанные с расходами, консолидацией и спросом, лежат в основе насущной потребности в улучшении операционной деятельности для повышения прибыльности. Наш опыт показывает, что комплексные программы по улучшению операционной деятельности компаний, производящих строительные материалы, могут повысить EBITDA более чем на 3 процентных пункта.
Строительные материалы с точки зрения рынка капитала
В целом отрасль строительных материалов принесла более высокую совокупную прибыль, чем мировой индекс MSCI, что выражается в общей прибыли для акционеров (TRS) (Иллюстрация 1).В целом сектор оправился от финансового кризиса и с 2013 года показывает ежегодные темпы роста TRS, аналогичные докризисным темпам примерно в 12 процентов. Тем не менее, темпы роста TRS в строительном секторе отстают от аналогичных отраслей, таких как химическая промышленность.
Приложение 1
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами.Напишите нам по адресу: [email protected]Показатели рентабельности инвестированного капитала (ROIC) в отрасли строительных материалов также восстановились за последние восемь лет после резкого спада в 2009 году, когда эффективность капитала и рентабельность вернулись или превысили уровни до 2009 года. Во многих отраслях эффективность TRS как мера общей производительности тесно связана с ROIC и получением экономической прибыли. Однако в отрасли строительных материалов эта связь слабая: создание стоимости неравномерно, а уровень ROIC примерно равен стоимости капитала и составляет от 9 до 10 процентов.
Хотите узнать больше о нашей операционной практике?С 2013 года как победители, так и проигравшие на рынке строительных материалов сообщают о одинаковых прибылях и убытках — в нашей выборке из 144 компаний средняя экономическая прибыль близка к нулю. Последствия этого слабого создания стоимости можно увидеть, взглянув на очень резкую концентрацию экономической прибыли (Иллюстрация 2). Самые успешные компании-производители строительных материалов (верхний квинтиль) получают почти всю экономическую прибыль отрасли, тогда как следующие 60 процентов компаний (квинтили 2–4) создают прибыль чуть выше или ниже нуля.Сравнение периодов 2008–2012 и 2013–2017 годов показывает, что только отдельные компании сместили свои относительные квинтили по получению экономической прибыли, при этом 87 процентов компаний из квинтилей 2–4 остались в своем квинтиле. Большинство перемещений было только в соседние квинтили, и только около 35 процентов компаний из нижнего квинтиля в 2008–2012 годах улучшили свое положение к 2013–2017 годам.
Приложение 2
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту.Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]В то время как другие отрасли также видят, что большая часть их прибыли сосредоточена среди небольшого числа игроков, отрасль строительных материалов является крайним примером: 90 процентов ее экономической прибыли генерируется всего лишь 20 процентами компаний.
По большому счету, отраслевой подсегмент не мог надежно предсказывать результаты деятельности компании. Двумя исключениями были стекло, игроки которого сконцентрированы на нижнем ценовом сегменте, и изоляция, где ни одна компания не показала результаты ниже третьего квинтиля.В остальных пяти подсегментах значительная часть игроков была успешными создателями ценностей, нейтральными к ценностям и разрушителями ценностей.
Эти данные свидетельствуют о том, что потенциал повышения прибыльности высок, а необходимость в этом остается безотлагательной. Отрасль должна определить движущие силы высоких показателей как на уровне подсегментов, так и в отрасли в целом.
Бизнес-модель
Давайте более подробно рассмотрим рыночные тенденции, указанные выше, и их влияние на бизнес-модели участников сектора.
Чем больше многоквартирных домов, тем меньше строительных материалов на единицу
В Европе темпы строительства сильно различаются. Низкие процентные ставки по ипотеке способствовали стабильному жилищному строительству во многих местах и стимулировали рост на таких важных рынках, как Германия, Франция и Польша. Но другие страны, включая Италию и Испанию, все еще восстанавливаются, несмотря на низкие процентные ставки: на этих рынках объем нового жилищного строительства сокращается на 4-10 процентов в год.
Даже там, где наблюдается рост жилищного строительства, все большая доля приходится на многоквартирные дома.Обычно они требуют меньше строительного материала на единицу, чем односемейные дома, и в некоторых случаях также используются другие типы материалов, отражающие такие изменения, как плоские крыши, а не скатные крыши. Эта тенденция привела к замедлению роста одних видов материалов и снижению других, таких как черепица.
Мы обнаружили, что прибыльность производителей строительных материалов в Европе различается в основном из-за разного уровня цен и размеров рынка. Наш анализ показывает три основных фактора привлекательности рынка: размер рынка, его будущий рост и его внутренняя прибыльность, обусловленная такими факторами, как рыночные цены, стоимость энергии, стоимость сырья и стоимость рабочей силы.
В результате для компаний этого сектора становится важным тщательно позиционировать себя. Местоположение становится особенно важным для большинства подсегментов, где организациям следует стремиться сбалансировать близость к сырью и близость к крупным городам, чтобы снизить транспортные расходы. Более того, на некоторых рынках лидирующая позиция одного или двух крупных игроков может препятствовать выходу новых игроков, что еще больше ограничивает возможности роста для аутсайдеров.
Сильные и стабильные региональные предпочтения в отношении строительных материалов на европейских рынках ограничивают инновации
Существуют четкие региональные предпочтения в отношении типов используемых строительных материалов, и общее нежелание клиентов рискнуть пробовать новые материалы приводит к незначительным различиям в выборе строительных материалов в пределах регионов.
Например, в Германии и Бельгии основным строительным материалом для стен являются глиняные блоки — материал, который практически не используется в Нидерландах или Великобритании, где кальциевый кремнезем и бетон являются наиболее часто используемыми материалами. Такое рыночное предпочтение крайне затрудняет для компаний-производителей строительных материалов уравновешивание региональных колебаний спроса с экспортом. Стабильность выбора также определяется существующей производственной сетью производителей: для таких товаров, как стеновой кирпич, транспортные расходы на расстояния более 300 км часто делают заказы нерентабельными.Эти ограничения еще больше ограничивают возможности роста с небольшой возможностью роста за счет новых видов продукции или экспорта.
Искусственный интеллект: новый рубеж строительных технологийКонсолидация рынка ведет к появлению более крупных и сложных компаний
Высокий уровень сделок M&A в этом секторе за последнее десятилетие способствовал консолидации рынка строительных материалов (Иллюстрация 3). Исторически многие компании в этом секторе начинали как семейные предприятия, но теперь их приобретают глобальные компании.Эта тенденция началась с цемента, где уже произошла сильная консолидация рынка, которая превратила рынок в действительно глобальный бизнес. Этой тенденции следуют многие другие подсегменты, в том числе производство изоляционных материалов, кирпича, гипсоволокна и другие.
Приложение 3
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами.Напишите нам по адресу: [email protected]Следовательно, многие игроки увеличились как в размерах, так и в сложности — факторы, которые делают отличную операционную стратегию еще более важной для получения потенциальных синергетических эффектов от вновь приобретенных активов.
Ужесточение экологических норм и сдвиги в источниках энергии приводят к увеличению затрат и сокращению поставок гипса
Четвертая тенденция — это регулирование торговли выбросами углерода, которое усиливает давление на компании, занимающиеся производством материалов, с целью снижения энергопотребления.Типичная стоимость энергии для компании, производящей строительные материалы, составляет от 15 до 20 процентов от общей стоимости проданных товаров (COGS) и, следовательно, представляет собой основной компонент затрат в балансе.
Переработка строительных материалов также становится все более важной, так как строительство и снос приводят к значительным отходам. Для производителей материалов есть два основных последствия: 1) потребность в разработке продуктов, которые можно было бы переработать после сноса; и 2) использование переработанных материалов в качестве отправной точки для новых продуктов.
Еще один фактор предложения, влияющий на затраты, — это переход от угля к возобновляемым источникам энергии. Большой процент сегодняшнего производства гипса — основного сырья для строительных материалов — приходится на десульфуризацию дымовых газов на угольных электростанциях. По мере отказа от угля в производстве энергии ожидается сокращение поставок гипса. Это может привести к дефициту гипса в краткосрочной перспективе и повышению цен в долгосрочной перспективе, поскольку количество гипса, получаемого в результате естественной эксплуатации, увеличивается.
Дефицит строительной рабочей силы ограничивает рост в нескольких странах
В мировом масштабе строительная отрасль сегодня примерно так же продуктивна, как и 50 лет назад, несмотря на рост производительности во многих других секторах. Во многих странах ожидается рост инвестиций в инфраструктуру, но нехватка рабочей силы затрудняет удовлетворение потребностей в новом строительстве. Например, текущая рабочая сила в строительстве в Великобритании оценивается нехваткой около 200 000 рабочих, и у них мало возможностей для быстрого сокращения этого разрыва.Неглубокие трудовые ресурсы ограничат количество проектов, которые могут быть реализованы, и связанный с этим спрос на строительные материалы, сдерживая рост компаний, занимающихся производством строительных материалов.
Для значительного повышения производительности в строительном секторе Глобальный институт McKinsey провел исследование с целью выявления рычагов, охватывающих внешнее регулирование, динамику отрасли и операции на уровне компаний (Иллюстрация 4). Три рычага особенно актуальны в строительных материалах:
- Сборные конструкции. Новые конструкции, позволяющие упростить строительство (например, включение более крупных элементов), наряду с предварительным изготовлением и стандартизованными предложениями, могут снизить ручную нагрузку на строительных площадках. Эта эволюция может привести к более высокой настройке строительных продуктов на заводе с сопутствующим увеличением рабочей нагрузки и взаимодействием с клиентами или лицами, принимающими решения, в местах производства строительных материалов. Некоторые участники строительства уже строят дома меньшей сложности, используя сборные материалы и сильно полагаясь на строительство за пределами строительной площадки, чтобы значительно снизить затраты на строительство.
- Расширенная автоматизация на строительных площадках. На строительных площадках теперь доступно больше решений автоматизации для улучшения работы на стройплощадке, что может привести к изменениям конструкции изделий из строительных материалов. Роботам, кладущим кирпичи, например, могут потребоваться переработанные кирпичи, чтобы полностью раскрыть свой потенциал.
- Цифровая техника. Дальнейшие инновации, вероятно, продолжат улучшать сегодняшнее планирование на месте с помощью инструментов информационного моделирования зданий (BIM), которые объединяют характеристики строительных материалов в единое интегрированное решение для лучшего планирования и упрощения плана или изменения продукта.Цифровые технологии — важный инструмент более раннего и более активного взаимодействия между поставщиками строительных материалов и лицами, принимающими решения.
Приложение 4
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]Цифровые сбои в цепочке создания стоимости
Как и большинство секторов, промышленность строительных материалов сталкивается с цифровыми сбоями во всей цепочке создания стоимости (Иллюстрация 5).И, как и в других перерабатывающих отраслях, существует высокий потенциал для значительного повышения функционального совершенства во всех производственных, коммерческих, общих и административных подразделениях. Расширенная аналитика, цифровые инструменты и передовые технологии автоматизации могут вместе помочь увеличить маржу, снизить затраты и повысить удовлетворенность клиентов за счет лучшего обслуживания и качества.
Приложение 5
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту.Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]Упомянутые выше системы информационного моделирования зданий (BIM) являются специфическим цифровым прорывом для этого сектора. Создавая общую сеть знаний и инструмент связи для всех заинтересованных сторон, участвующих в строительном проекте, BIM имеет потенциал, позволяющий производить сборные конструкции, более стандартизованные продукты и более простые изменения без типичных ошибок на строительной площадке.
Существует также долгосрочная перспектива 3D-печати зданий или основных компонентов. Но хотя примеры проектов существуют, отраслевые эксперты считают, что потенциал его широкого использования низок и в основном ограничен нежилыми зданиями.
Стратегии улучшения работы для повышения производительности
В то время как более крупной целью является повышение общей производительности во всем строительном секторе, наш опыт показывает, что отдельные компании, занимающиеся производством строительных материалов, могут значительно повысить свою прибыльность и создать устойчивую ценность, создав свои собственные программы по совершенствованию своей деятельности.
Типичная структура затрат показывает, что рабочая сила, сырье и энергия являются наиболее важными категориями COGS, причем их относительная важность варьируется в зависимости от конкретного производственного процесса. Соответственно, есть несколько рычагов повышения производительности и оптимизации затрат, которые могут быть реализованы в цепочке создания стоимости, в том числе (Иллюстрация 6):
Приложение 6
Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему сайту.Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Напишите нам по адресу: [email protected]Оптимизация урожайности, энергии и производительности. Этот рычаг фокусируется на тепловых процессах в автоклаве, сушилке или печи и может привести либо к повышению производительности при текущих затратах на энергию, либо к снижению затрат на энергию при сохранении текущих объемов. При моделировании производства и данных датчиков могут быть созданы модели оптимизации для кривых нагрева, которые регулируют тепловые параметры в зависимости от скорости производства, требований к продукту и рецептуры сырья.В некоторых случаях это также требует адаптации производственной последовательности.
Распределение нагрузки и использование цифровых систем сигнализации. Поскольку многие физические помещения на заводе строительных материалов требуют высокого уровня наблюдения за процессом, автоматизированные системы сигнализации могут помочь сбалансировать рабочую нагрузку и уменьшить количество ненужных задач наблюдения. Со временем этот подход может позволить операторам гибко перемещаться между станциями упаковочных линий, прессов и резки, используя диспетчерскую / гибкую настройку оператора, обычную для других обрабатывающих производств.
Автоматизация погрузочно-разгрузочных работ и контроля качества. Поскольку обработка материалов на многих заводах по производству строительных материалов по-прежнему осуществляется вручную, автономные транспортные средства (AGV), автоматическая укладка на поддоны и автоматическая сортировка могут иметь большое значение. Кроме того, визуальный контроль качества можно автоматизировать с помощью средств автоматизированного визуального контроля текущего поколения.
Оптимизация завода и распределительного центра. Многие компании-производители строительных материалов имеют крупные сети заводов и распределительных центров, но не все находятся на нужных микрорынках.Анализ рентабельности каждого завода показывает худшие результаты. Затем эта информация может быть дополнительно оценена — например, с помощью макроэкономических прогнозов соответствующего региона — для определения того, оправданы ли производственные сдвиги.
Оптимизация распределения продуктов и заказов между сетями. Обычно для этого требуется, чтобы клиенты заказывали в региональных или централизованных сервисных центрах, которые направляют их к лучшему предприятию. В идеале оптимизация должна включать дополнительные расходы на замену в короткие сроки и, если она дешевле, направлять клиента на второй наиболее удачно расположенный завод.
Оптимизация маршрута. Маршруты (и, возможно, молочные пути) могут быть скорректированы, чтобы оптимизировать уровень заполнения грузовиков и, следовательно, транспортные расходы.
Последним рычагом оптимизации, который очень эффективен при оптимизации сети и предприятия, является сокращение портфеля продуктов. Некоторые компании могут добиться сокращения SKU на 30–50 процентов при одновременной стабилизации производства при более низких затратах, упрощении распределения продуктов и минимизации дефицита товаров для клиентов.
В то время как десятилетие после мирового финансового кризиса вернуло скромный уровень роста европейской промышленности строительных материалов, многочисленные тенденции, связанные с затратами, консолидацией и рыночным спросом, ограничили прибыльность небольшого числа игроков. Несколько рычагов могут помочь возродить строительство и повысить общую производительность в долгосрочной перспективе. Но компаниям, занимающимся производством строительных материалов, которые стремятся к немедленному улучшению своих индивидуальных показателей в отрасли, находящейся под давлением, необходимо сосредоточить внимание на операционных улучшениях, связанных с ресурсами.
Будьте в курсе ваших любимых темПромышленность строительных материалов — обзор
4.12.5.2.5 Примеры применения регенерации фосфора
Сточные воды: кристаллизация фосфата кальция — Crystalactor ® (Нидерланды ). Компания DHV Water (Нидерланды) разработала процесс кристаллизации для восстановления фосфора. Таким образом, используется так называемый Crystalactor®, цилиндрический реактор с псевдоожиженным слоем, например, с песком в качестве затравочного материала.При добавлении кальция фосфор кристаллизуется на затравочном материале (кварцевом песке) в псевдоожиженном слое при значениях pH примерно 9, образуя фосфат кальция. Из-за кристаллизации гранулы растут, и возможно разделение (Giesen et al ., 2005).
В 1993 году процесс был реализован в боковых потоках очистных сооружений Geestmerambacht (230 000 PE) и Heemstede (35 000 PE), Германия, в сочетании с биологическим удалением фосфора. Обогащенный фосфором надосадочный раствор с концентрацией 60–80 мг / л –1 из отгонного резервуара установки биологического удаления фосфора подается в Crystalactor®.Здесь удаляется и отделяется 70–80% фосфора. Чтобы свести к минимуму осаждение карбоната кальция, значение pH снижается в зоне притока, что способствует удалению диоксида углерода. Отделенные гранулы, богатые фосфором, используются в качестве заменителя каменного фосфата в фосфатной промышленности (Giesen et al ., 2005).
Сточные воды: кристаллизация фосфата кальция — P-RoC (Германия) . Посредством применения подходящих затравочных кристаллов, таких как гидрат силиката кальция, побочного продукта промышленности строительных материалов, в Forschungszentrum Karlsruhe (Германия) был разработан процесс, который позволяет отделить фосфор без дозирования дополнительных химикатов.Богатая фосфором вода подается в реактор кристаллизации. При добавлении затравочных кристаллов образуется фосфат кальция, который затем можно отделить. Степень удаления фосфора составляет примерно 80%, что почти не зависит от органических компонентов воды. Продукт, богатый фосфором, можно использовать в сельском хозяйстве, а также в фосфатной промышленности. Процесс был исследован в масштабе опытной установки.
Недавно было показано, что гидрат силиката кальция можно также наносить непосредственно на отстой сточных вод для удаления и восстановления фосфора (Petzet and Cornel, 2009).В этом процессе гидрат силиката кальция добавляется в варочный котел, где он удаляет и восстанавливает фосфор, высвободившийся во время анаэробной стабилизации, тем самым обеспечивая решение операционных проблем, связанных с процессом улучшенного биологического удаления (EBPR), таких как образование отложений струвита и высокий возврат фосфора. нагрузки к начальнику очистных сооружений.
Технологическая вода после очистки осадка сточных вод: кристаллизация MAP (Япония, Канада, Германия) . Неоднократно поступали сообщения об образовании корки на трубах после стадии сбраживания, в частности, на очистных сооружениях с биологическим удалением фосфора.Из-за образования аммония в процессе пищеварения в сочетании с растворенным фосфором и магнием небольшие изменения значения pH могут вызвать спонтанное осаждение MAP, что может привести к образованию корки на трубах (см. Heinzmann and Engel, 2005). В этом контексте были разработаны процессы, например, в Японии, Канаде и Германии, которые сосредоточены на формировании и разделении MAP.
В случае процесса PHOSNIX, разработанного Unitika (Япония), технологическая вода, обогащенная фосфором и аммонием, подается в реактор с псевдоожиженным слоем.Значение pH доводят до примерно 8,5–9, добавляя раствор гидроксида натрия, и при добавлении кристаллов MAP магния образуются, которые затем можно отделить. Применяя этот процесс, можно достичь степени удаления фосфора примерно 90%. Полученный продукт можно использовать в сельском хозяйстве. С 1987 года в Японии работает промышленный завод (Ueno, 2004).
Подобные технологии были исследованы в Канаде, процесс OSTARA (Prasad et al ., 2007) работает в промышленном масштабе с 2007 года, а в Германии процесс PRISA, который пока не реализован в промышленном масштабе (Pinnekamp and Montag, 2005).
Сброженный ил: влажное химическое повторное растворение и кристаллизация MAP — процесс Seaborne (Германия) . Зимой 2006 года процесс Seaborne был запущен на станции очистки сточных вод Гифхорн (Германия), муниципальной очистной станции с мощностью около 50 000 ПЭ. После анаэробной стабилизации добавляется серная кислота для подкисления сброженного ила до достижения значения pH примерно 3. Для улучшения обезвоживаемости добавляется перекись водорода и ил обезвоживается.Обезвоженный осадок термически рециркулируется на установке по сжиганию осадка моно-сточных вод.
Тяжелые металлы осаждают добавлением сульфида натрия и отделяют с помощью ленточного фильтр-пресса. Затем добавляют гидроксид магния и повышают значение pH, добавляя раствор гидроксида натрия. Эта процедура приводит к осаждению MAP, который может быть отделен на центрифугах и использован в рециркуляции питательных веществ. Остаточная вода проходит отгонку аммония / аммиака с последующей кислотной промывкой, в результате чего образуется сульфат диаммония.Вода, из которой были удалены питательные вещества, подается в приток очистных сооружений (Müller et al ., 2005; Wittig, 2007).
Зола осадка сточных вод: повторное растворение мокрого химического вещества и последовательное осаждение — процесс SEPHOS (Германия) . В случае процесса последовательного осаждения фосфора (SEPHOS) первым этапом является элюирование золы осадка сточных вод серной кислотой. После удаления нерастворенных остатков значение pH фильтрата постепенно увеличивается, тогда как при pH <3.Выпадает 5 фосфатов алюминия. Тяжелые металлы, такие как медь и цинк, остаются растворенными и выпадают в осадок при значениях pH> 3,5. Фосфат алюминия, бедный тяжелыми металлами, может использоваться в электротермической фосфатной промышленности. При щелочной обработке фосфатом алюминия (усовершенствованный процесс SEPHOS) фосфор, а также алюминий растворяются. Добавляя кальций, можно добиться осаждения фосфата кальция. Алюминий остается в растворе и может быть переработан как коагулянт. Соответствующие исследования были проведены в Институте IWAR Технического университета Дармштадта (Schaum, 2007).
Зола осадка сточных вод: термохимическая обработка (Германия ). Основываясь на термохимическом подходе, зола при подходящих условиях подвергается воздействию хлорсодержащих веществ, хлорида калия или хлорида магния и подвергается термической обработке. При температурах> 1000 ° C большой процент тяжелых металлов превращается в хлориды тяжелых металлов, которые испаряются, удаляя их из золы (Kley et al ., 2005; Prinzhorn 2005). Термохимическая обработка смесей золы и хлоридов осадка сточных вод проводится в квазизамкнутых системах, например, вращающихся печах.Хлориды выводятся через газовую фазу с последующим осаждением при очистке дымовых газов. При применении упомянутых хлоридов образуются фосфаты калия и / или магния, которые затем могут быть использованы в сельском хозяйстве. Посредством последующей определенной дозировки азота и / или калия — после удаления тяжелых металлов — можно производить различные полинутриентные удобрения. После формирования гранул их можно использовать в виде гранул (Prinzhorn, 2005). Соответствующие исследования проводятся в рамках исследовательского проекта ЕС — SUSAN — Устойчивое и безопасное повторное использование осадка муниципальных сточных вод для восстановления питательных веществ (SUSAN, 2008).В 2008 году был запущен пилотный завод в Леобене (Австрия) с загрузкой 4000 мг золы –1 .
Вероятно, наиболее экономичным методом является прямое использование золы осадка сточных вод в качестве заменителя фосфатной породы. Одним из предварительных условий для электрохимического восстановления фосфора является низкая концентрация железа в золе, так как это приводит к образованию фосфата железа низкого качества в процессе, снижая выход фосфата. Таким образом, можно использовать только золу с очистных сооружений канализационных стоков с биологическим удалением фосфора или осаждение солями алюминия.Кроме того, концентрации меди, цинка и других тяжелых металлов должны быть как можно более низкими. В настоящее время использование золы осадка сточных вод в качестве заменителя фосфоритной породы в производстве удобрений исследуется в различных учреждениях. При 7–8% концентрация фосфора несколько ниже по сравнению с 12–15% в фосфатной руде. Концентрации некоторых тяжелых металлов, особенно меди и цинка, выше, а концентрации кадмия и урана в золе значительно ниже.
С учетом немецких граничных условий годовые затраты на извлечение фосфора оцениваются в 2–5 евро на душу населения.Эти затраты составляют примерно 2–4% от конкретных годовых затрат в размере примерно 124 евро (C · a) -1 на очистку и удаление сточных вод (BGW / ATV-DVWK, 2003).
Подходы к низкоуглеродному производству строительных материалов: обзор
Высокий уровень выбросов парниковых газов является результатом деятельности строительной отрасли; например, только на производство цемента и стали приходится 10–12% глобальных выбросов парниковых газов (ПГ). Чтобы контролировать изменение климата, соблюдая уровни, установленные Парижским соглашением и отчетом IPCC 2018 (максимум +1.На 5 ° C выше доиндустриального уровня), необходимо принять серьезные меры для снижения выбросов парниковых газов. Действительно, только благодаря принятию принципов циркулярной экономики (CE) строительный сектор сможет сыграть стратегическую роль в достижении таких сокращений. Несмотря на важность этой темы, существует несколько исчерпывающих обзоров возможных стратегий производства низкоуглеродистых материалов; В этом документе анализируются обзоры литературы по низкоуглеродным материалам, начиная с международной политики по сокращению выбросов парниковых газов и принципов CE, и дается критический обзор текущих знаний.На основе тщательного обзора литературы, ссылки на которую были сделаны в соответствии с актуальностью темы исследования, подходами, принятыми для производства низкоуглеродистых материалов, исследованных материалов и связанных с ними проблем и проблем, работа определяется в оригинальный способ — восемь подходов (известных как подходы к низкоуглеродным выбросам — LEAs), связанные с производственным процессом, которые могут помочь сократить выбросы парниковых газов строительных материалов. Сравнивая результаты анализа обзора литературы с жизненным циклом материала с помощью матрицы, которая связывает LCA и LEA, в документе подчеркивается способность LEA снижать уровни выбросов парниковых газов.В частности, если сосредоточить внимание на выявленных 8 LEA, выясняется, что для создания низкоуглеродистой продукции для строительства можно использовать альтернативные материалы (до -40% выбросов парниковых газов) и природные материалы (до -90% выбросов парниковых газов). %), ввести вторичное сырье (до −40 / 50%), внедрить системы CCS и CCU в производственный процесс (до −70%), увеличить использование энергии из возобновляемых источников (до −60%). %), а также для повышения производительности продукта. В работе также подчеркиваются некоторые ограничения, связанные с несколькими факторами, такими как: затраты на первоначальные инвестиции, некоторые изменения в культурной парадигме, невозможность для рынка получить инновационные продукты и отсутствие навыков у технических специалистов и компаний и т. Д. ; эти проблемы необходимо решить в кратчайшие сроки для достижения цели, поставленной Межправительственной группой экспертов по изменению климата.
Строительство и производство строительных материалов, изделий и конструкций — Магистратура — Satbayev University
Группа образовательных программ | Объекты комплексного тестирования | |
M124 Строительство | Строительные материалы | Технология строительного производства 1 |
M125 Производство строительных материалов, изделий и конструкций | Строительные материалы | Технология бетона 1 |
Подготовка специалистов в области проектирования, строительства и эксплуатации промышленных и гражданских объектов, пользующихся спросом строительных материалов и изделий, а также обработки древесины и новейших технологий для производства строительных материалов, изделий и конструкций.
Предмет профессиональной деятельности — строительные материалы и конструкции; технологии их производства, проектирования предприятий строительных материалов, а также зданий для строительной, нефтегазовой и транспортной отраслей экономики. Выпускники получают академическую степень магистра техники и технологий за 1,5 года обучения или магистра технических наук за 2 года.
Магистранты узнают о последних достижениях в области строительства, строительных материалов, изделий и конструкций; системное моделирование в технологии и организации строительного производства; современные программные продукты; сроки и условия строительно-монтажных работ.
Вы получите знания о производстве и использовании строительных конструкций из железобетона, металла, камня, дерева и пластика для различных видов напряженного состояния; методы расчета и проектирования одно- и многоэтажных промышленных и гражданских зданий; технология строительства быстровозводимых и монолитных зданий; разработка и внедрение новых строительных материалов, энерго- и ресурсосберегающих технологий и технологических направлений.
Вы поймете нюансы этапов и технологии производства строительных материалов, их химический состав и свойства, все особенности реконструкционных, монтажных и проектных работ при строительстве различных конструкций, зданий и сооружений.
Вы сможете грамотно произвести соответствующие расчеты элементов и конструкций, качественно составить технические решения и разработать техническое задание на строительство и реконструкцию с учетом требований экологии и безопасности.
Бакалавриат проходят профессиональную, научно-исследовательскую и педагогическую практику в ведущих университетах мира и могут пройти обучение в течение семестра за границей по программам академической мобильности.
Магистерская программапредоставляет углубленные специальные знания и возможность руководить командами дизайнеров, инженеров-технологов, работающих над проектами.
Выпускники работают на инженерных должностях в конструкторских бюро, проектных институтах, строительных фирмах, на предприятиях по производству строительных материалов, изделий и конструкций (заводы по производству вяжущих, бетонных и железобетонных изделий, керамических строительных материалов, кровельных материалов и изделий), в строительство промышленных и гражданских зданий.
Производственная цепочка архитектуры: причины выбора местных строительных материалов
Производственная цепочка архитектуры: причины выбора местных строительных материалов
Фотография строительной площадки, сделанная из более высокого здания.Изображение © Hama Advertising Agency, Сулеймания, Ирак Через unsplash ShareShare-
Facebook
-
Twitter
-
Pinterest
-
Whatsapp
-
Почта https://www.apple.com/ //www.archdaily.com/969120/the-production-chain-of-architecture-reasons-to-choose-local-building-materials
Строительная промышленность, как известно, является одной из самых загрязняющих отраслей на планете, но нам часто трудно связать роль архитектора и градостроителя с этой отраслью, что позволяет избежать ответственности за участие в одной из самых вредных производственных цепочек в мире.Поэтому крайне важно подчеркнуть важность изучения не только материалов, используемых в проектах, но и задействованных производственных систем.
Строительная промышленность считается одним из важнейших видов экономической деятельности в мире и в то же время одной из самых серьезных причин экологического ущерба из-за большого потребления природных ресурсов, изменения ландшафта и образования отходов. Поскольку это глобальная цепочка товаров и поставок, соответствующие процессы также влияют на весь мир на социальном и культурном уровнях.
© ashkan forouzani Via unsplashТоварная цепочка — это процесс сбора ресурсов и преобразования их в товары. Однако производственная цепочка в строительной отрасли весьма неоднородна. Проще говоря, он начинается с добычи сырья, такого как древесина и минералы. Затем перерабатывающие компании модифицируют это сырье для создания новых промежуточных или конечных продуктов, например, железа, которое становится алюминием или сталью, а затем используется для производства оконных рам, арматуры и других металлических конструкций.Затем эти товары продаются до тех пор, пока не достигнут конечного потребителя на строительной площадке.
Схема товарной цепочки строительной отрасли. Изображение предоставлено Fundação Getúlio Vargas Projetos e ABRAMATИтак, чтобы понять всю протяженность этой цепочки, очень важно иметь возможность отслеживать ход материала от его добычи до использования в строительстве. Строительная промышленность отвечает за потребление от 40% до 75% всего сырья в мире, включая железную руду, используемого для производства стали и алюминия.Бразилия является одним из крупнейших производителей железной руды, и в 2021 году этот материал составлял 1,64% от общего объема экспорта Бразилии с оценочной стоимостью 2,6 миллиарда долларов только с января по июль 2021 года, что сделало его 13-м продуктом в рейтинге общий экспорт страны.
Карта бразильского экспорта передельного чугуна с января по июль 2021 года. Изображение предоставлено COMEXSTAT до Федеральной губернии до Бразилии Диаграмма со странами назначения для экспорта бразильского чугуна с января по июль 2021 года. Изображение предоставлено COMEXSTAT до Федеральной провинции БразилияЭтот материал был экспортируется в Китай и США, составляя вместе почти половину производства страны, Нидерланды, Южную Корею, Японию, Сингапур, Мексику и другие страны.Бразилия также является одним из крупнейших производителей чугуна, который извлекается из почвы, транспортируется по железной дороге в порт, где его переправляют на судно, а затем, например, экспортируют в Китай. В Китае этот материал добавляют к железу, которое также добывается и превращается в сталь для строительства, которая затем используется для строительства высоких зданий и небоскребов, образующих большие города, такие как Шанхай. Это путешествие очень рентабельно, но имеет разрушительные последствия.
Шанхайский горизонт от набережной Бунд.Изображение © Wilson Hui Via CCГорнодобывающая промышленность оказывает множество экологических и социальных последствий, как описано в отчетах, подготовленных Международной федерацией за права человека и Mapa de Conflitos (конфликты на карте), организацией, которая сообщает о местах с экологическими проблемами. риски и воздействия, вызванные промышленностью, почти всегда в строительном секторе. Хотя железо является лишь одним из примеров, оно показывает очень поразительную ситуацию. С одной стороны, железо служит важным ресурсом для развития городов и новейших технологий, а с другой стороны, оно вызывает серьезные экологические и социальные последствия, которые могут уничтожить целые земли и сообщества.Этот конфликт выходит далеко за рамки цепочки поставок в строительной отрасли, поэтому требует вмешательства властей для контроля и сдерживания повреждений.
Piquiá de Baixo. Image © chaim87 Via VisualhuntВ то же время важно понимать роль архитекторов в этом сценарии. Как конечные потребители в товарной цепочке, архитекторы имеют возможность продвигать и поощрять преобразования в этих процессах. Архитектор должен критически относиться к этой системе и искать другие способы строительства, другие материалы и другие повествования для своих проектов.При использовании местных навыков и местных материалов нам необходимо выйти за рамки эстетики и техники и рассмотреть весь производственный процесс: добычу, транспортировку и процессы преобразования материалов. При таком подходе мы неизбежно понимаем, что обсуждаем гораздо больше, чем просто методы строительства, мы также обращаемся к трансформации наших представлений о городах и территориях.
Справочный лист
- Ана Карла Фернандес Гаскес, Кристиан Мичико Пассос Окава, Дженеросо Де Анжелис Нето, Хосе Луис Миотто, Тайнара Риготти де Кастро. Impactos Ambientais dos Materiais da Construção Civil: Breve Revisão Teórica [Воздействие строительных материалов на окружающую среду: краткий теоретический обзор] . Revista Tecnológica Maringá, v. 23, p. 13-24, 2014 г.
- Фонд Жетулиу Варгаса Projetos, ABRAMAT. A cadeia produtiva da construção eo mercado de materiais [Товарная цепочка строительства и рынок строительных материалов], 2007.
- Comex Stat, Governo Federal, 2021.
- Antônio Filho, Danilo Chammas, caro Vilaça, Isadora Guerreiro , Кая Лазарини и Паула Константе. As vacas têm para onde ir, o povo do piquiá não: o reassentamento do piquiá de baixo e os caminhos do desenvolvimento brasileiro [Коровам есть куда пойти, а у жителей пикия — нет: переселение байшо и путь к развитию в Бразилии], 2015.