Исследование разрушения бетона электрическим взрывом проводников с целью его утилизации

Выводы:

Приведены результаты экспериментальных исследований характера разрушения бетона при ЭВ медных, нихромовых и манганиновых проводников, размещенных в толще модельных образцов бетона.

Показано, что степень разрушения бетона, оцененная по гранулометрическим характеристикам продуктов разрушения, зависит от диаметра проводников. В режиме взрыва, используемого в опытах, эффективность разрушения бетона растет с уменьшением диаметра проводников.

Установлено, что степень разрушения бетона при взрыве проводников из высокоомных материалов выше, чем при взрыве медных проводников.

Эффективность дробления образцов с проводниками из высокоомных материалов (нихром, манганин) выше, чем при использовании медных проводников.

3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРУШЕНИЯ БЕТОНА ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ВЗРЫВОМ ПРОВОДНИКОВ

Разработка новых современных технологий разрушения бетонных изделий с помощью ЭВП связана с теоретическими и экспериментальными исследованиями. Для хорошей технической подготовки инженеров-экологов лабораторное оборудование на кафедре должно соответствовать сегодняшним техническим достижениям. Целью выполнения работы является определение эффективности разрушения бетонных изделий с помощью ЭВП.

Для разработки лабораторных работ необходимо проведение технико-экономического обоснования. Это связано с необходимостью оценки объема работ и материальных вложений для реализации всего плана исследовательских работ, включающих в себя теоретическую проработку темы и проведение экспериментов.

3.1 Планирование работ

На первом этапе составляется календарный план, который устанавливает распределение ресурсов, наиболее эффективную расстановку кадров, сроки выполнения работ.

Перед тем как составить календарный план, необходимо определить перечень и последовательность отдельных операций, их вероятную трудоемкость.

Для того чтобы составить перечень выполняемых операций, необходимо установить оптимальное количество этапов разработки.

Задачей планирования работ является оптимальное распределение использования времени и ресурсов, обеспечивающее выполнение работ в срок при наименьших затратах средств.

Планирование работ заключается в следующем: составление перечня работ; назначение команды исполнителей; установление продолжительности работ.

Необходимый штат для проведения данного проекта: научный руководитель, инженер-эколог.

Перечень проведенных работ и их продолжительность представлены в таблице 12.

Таблица 12 - Сроки выполнения работы

Условные обозначения:

И - инженер;

П - профессор.

На основании Таблицы 12 строим график занятости исполнителей.

Рисунок 21 - График занятости исполнителей

3.2 Затраты на проведение работ

Кпр = Uз/пл +Uс.н +Uам +Uпр + Uн+ Uмат

Uз/пл - затраты на оплату труда;

Uс.н - отчисление на социальные нужды (единый социальный налог);

Uам - амортизационные отчисления;

Uпр - прочие затраты;

Uн - накладные расходы;

Uмат - материальные затраты.

3.2.1 Материальные затраты

Материальные затраты включают в себя стоимость приобретенных со стороны сырья и материалов, которые являются необходимыми для проведения разработки.

Таблица 16 - Смета затрат на исследование разрушения бетона электрическим взрывом проводников

Uмат = 4530 руб.

3.2.2 Затраты на оплату труда

Для выполнения данной работы назначается основной штат работающих, состоящий из нижеперечисленных:

1. руководитель работы - профессор;

2. инженер.

1) Руководитель работы - профессор

Определим месячную з/плату:

Uз/пл мес = (ЗП х k1+k2) х k3+k4

где: ЗП- оклад; k1- доплата за отпуск; k2- за степень; k3- районный коэффициент;

k4- доплата за ученый совет ТПУ.

Uз/пл мес = (12600 х 1,16+7000) х 1,3+5000 = 33100,80 руб.

Определим з/плату за отработанное время:

Uз/пл = Uз/пл мес/21 х n,

где n - количество отработанных дней

Uз/пл(Р.П.) = 33100,80 /21 х 5= 7880 руб.

2) Инженер:

Определим месячную з/плату:

Uз/пл мес = (ЗП х k1) х k2

где ЗП - оклад; k1 -доплата за отпуск; k2 - районный коэффициент.

Uз/пл мес = (8000 х 1,1) х 1,3 = 11440 руб.

Определим з/плату за отработанное время:

Uз/пл = Uз/пл мес/21 х n, где n - количество отработанных дней

Uз/пл(И) = 11440/21 х 54= 29417 руб.

Итого, затраты на оплату труда основного штата составили:

Uз/пл общ. =Uз/пл(И) + Uз/пл(Н.Р.)

Uз/пл общ. =7880 + 29417=37297 руб.

3.2.3 Отчисления на социальные нужды

В этом пункте необходимо отобразить обязательные отчисления по нормам, установленным законодательством:

·        Органам государственного социального страхования;

·        Пенсионному фонду;

·        Государственному фонду медицинского страхования, от элемента «Затраты на оплату труда».

Единый социальный налог составляет 26 % от оплаты труда.

Uс.н.=0,26 х Uз/пл общ , руб.

Uс.н.=0,26 х 37297=9698 руб.

3.2.4
Амортизационные отчисления

Для амортизационных отчислений необходимо знать стоимость оборудования.

В процессе работы используется компьютер Intel Pentium Dual, принтер, электрическая установка для проведения исследования, общая стоимость которых составляет 636000 руб.

Таблица 13 - Необходимое оборудование

Амортизационные отчисления за период пользования данной техникой вычисляются по формуле:

Uам =Тисп./Т х На х Фосн. ,

где Тисл. - время использования техникой, Тсл. = 20 дней

Тгод. - количество дней в году, Тгод= 365 дней

На - норма амортизации, На = 1/ Т = 1 /5 = 0,2

Фосн. - основные средства, Фосн=636000 руб.

Uам = (20 / 365) x 0,2 x 636000 = 6970 руб.

3.2.5 Прочие затраты

Прочие затраты включают в себя затраты, которые заранее спланировать невозможно.

Uпр = 0,1 х (Uмат. + Uз/пл.. + Uс. н + Uам)

Uпр. = 0,1 х (4530+37297+9698+6970) = 5850 руб.

3.2.6 Накладные расходы

Накладные расходы включают в себя: оплату за электрическую энергию, отопление, воду, телефон, содержание администрации.

Накладные расходы принимаются в размере 140% от затрат на оплату труда.

Uн = 1,4 х 37297= 52216 руб.

3.2.7 Цена проекта

Uпроекта = Uмат. + Uз/пл. + Uс. н + Uам. + Uпр. + Uн

Uпроекта =4530+37297+9698+6970+52216+5850=116561 руб.

Таблица 14 - Смета затрат

4. ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

Безопасность жизнедеятельности - это широкая система законодательных актов и соответствующих им правовых, социально-экономических, гигиенических и организационных мероприятий, направленных на создание здоровых и безопасных условий в процессе трудовой деятельности человека.

При этом задачей является снижение производственного травматизма и количества профессиональных заболеваний с одновременным обеспечением комфортных условий труда.

4.1 Введение

В данном разделе рассматриваются вопросы безопасности и экологичности при проведении исследования по разрушению бетона ЭВП. Объектом разрушения является бетонный блок размером 100*100*100мм. Исследование по разрушению бетона ЭВП проводились на электрической установке в учебно-исследовательском центре НИИ высоких напряжений при ТПУ.

4.2 Анализ опасных и вредных факторов

В лаборатории, где проводилось исследование имеют место следующие опасные факторы:

• опасность поражения электрическим током.

К вредным факторам относятся:

·        отклонение микроклимата от допустимых значений;

·        шум;

·        вибрация;

·        недостаточная освещенность рабочего места;

·        пылеобразование.

4.3 Электробезопасность

Лаборатория по классу опасности относится к помещению без повышенной опасности, характеризуется отсутствием условий, создающих повышенную или особую опасность.

Основные причины несчастных случаев от электрического тока:

• контакт с токоведущими частями, оказавшимися под напряжением;

• появление напряжения на металлических нетоковедущих частях электроустановок, находящихся под напряжением, замыкание фазы на землю; появление напряжения на отключенных токоведущих частях;

• возникновение массового напряжения на участке земли, где находится человек.

В лаборатории используется низковольтное оборудование, которое для защиты от воздействия химически агрессивной среды выполнено из коррозионно-стойкого материала. Применяются провода и кабеля с поливинилхлоридной изоляцией, а также с резиновой изоляцией. Напряжение сети 220-380 В.

Для обеспечения безопасности работ выполняется ряд организационных мероприятий: организуют инструктаж и обучение безопасным методам труда, проводят проверку знаний, правил безопасности и инструкций; работы должны проводиться под контролем ответственного лица.

К механическим способам и средствам для обеспечения безопасности относятся: для защиты от напряжения прикосновения - малое напряжение (в переносных светильниках), изоляция токоведущих частей,

предупредительная сигнализация; для защиты от напряжения перехода -защитное заземление; для защиты от токов предохранителей. При выполнении ремонтных работ производится отключение установки от источника питания, снятие предохранителей и другие мероприятия, обеспечивающие невозможность ошибочной подачи напряжения к месту работы, установку знаков безопасности и ограничений.

К индивидуальным средствам защиты от поражения электрическим током относятся:

Напряжение до 1000 В:

• Основные - изолирующие штанги, изолирующие клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с диэлектрическими рукоятками.

• Дополнительные - галоши, коврики, изолирующие подставки.

Напряжение выше 1000 В :

• Основные - диэлектрические штанги, токоизмерительные клещи.

• Дополнительные - подставки на фарфоровых изоляторах, перчатки, боты.

4.4 Производственный микроклимат

Для работы в условиях лаборатории установлены следующие санитарные нормы по ГОСТ 12.0.005 - 89 "Воздух рабочей зоны" для категории работ по тяжести 16 допустимые параметры микроклимата должны соответствовать:

• температура воздуха в холодный и переходный период должна быть 19-24°С, в тёплый - 20-28°С;

• влажность воздуха не должна превышать 15-75%;

• скорость движения воздуха для холодного периода 0,1 - 0,2 м/сек.

• скорость движения воздуха для теплого периода 0,1 - 0,3 м/сек

В лаборатории создание производственного микроклимата обеспечивается системой отопления и вентиляции. Постоянный и эффективный обмен воздуха - обязательное условие работы в любой лаборатории. Это важно не только в санитарно-гигиеническом отношении, но и в противопожарном.

4.5 Освещение

Рациональное освещение помещений и рабочих мест - один из важнейших элементов благоприятных условий труда. При правильном освещении улучшаются условия безопасности, снижается утомляемость.

Источник естественного (дневного) освещения - солнечная радиация, т.е. поток лучистой энергии солнца, доходящий до земной поверхности в виде прямого и рассеянного света. Естественное освещение является наиболее гигиеничным, но оно изменяется в широких пределах в зависимости от времени дня, года и метеорологических факторов. Если естественное освещение оказывается недостаточным, используют совмещенное освещение.

Естественное освещение помещений подразделяется на боковое (через световые проемы в наружных стенах), верхнее (через фонарные световые проемы в покрытии, а также через проемы в стенах перепада высот здания), комбинированное - сочетание верхнего и бокового освещения. Поэтому основной величиной для расчета и нормирования естественного освещения внутри помещений принят коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой выраженное в процентах отношение освещенности в данной точке внутри помещения к одновременной наружной горизонтальной освещенности, создаваемой рассеянным светом под открытым небом. Нормы естественного освещения представлены в СНиП 23-05-95, которые устанавливают требуемую величину КЕО в зависимости от точности работ, вида освещения и географического расположения производственных зданий. Работа в лаборатории по степени точности относится к V разряду малой точности (наименьший размер объекта различения 1.0-5.0 мм) при верхнем или комбинированном освещении значение КЕО = 3%. В дневное время лаборатория освещается через два окна размер 2 м2.

Наряду с естественным освещением используется искусственное, которое создается лампами дневного света, наиболее близким по спектру к дневному свету. Искусственное освещение применяется общее (лампы дневного света расположены равномерно над освещаемой поверхностью, все они одинаковой мощности). Согласно СНиП 23-05-95, нормы для освещенности искусственного освещения составляют 300 люкс.

Значение светового коэффициента (Ксв):

Kcв = (Foк/Fпол)*100%,

где Fok - суммарная площадь окон (4 м2); Рпол - площадь пола (30 м2).

Ксв = (4/30)- 100%= 14%

Число окон равно 2.

Искусственное освещение является комбинированным (к общему освещению добавляется местное освещение рабочих мест). Используют люминесцентные светильники типа ЛБ. Число светильников для лаборатории определяется по формуле:

n = (Е * S * z* К) / (F*U*m),

где Е - нормированная освещенность (Е = 300 лк); S - площадь помещения (S = 30 м2); z - поправочный коэффициент (z = 0.9); F - световой поток одной лампы, ЛД 40 (F = 2480 лм); U - коэффициент использования (U = 0.55); m - число ламп в светильнике (m = 4);

n = (300-30-0.914) / (2480-0.55-4) = 20 шт.

4.6 Шумы и вибрация

Шум - это совокупность звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих в результате колебательного движения частиц в упругих средах (твердых, жидких, газообразных). В лабораторных условиях источником шума служит работающая приточно-вытяжная вентиляция и воздуходувка. Органы слуха человека воспринимают звуковые колебания в интервале частот от 20 до 20000 Гц. Колебания с частотой ниже 20 Гц (инфразвуки) и с частотой 20000 Гц (ультразвуки) не воспринимаются органами слуха, но оказывают биологическое воздействие на организм. [13].

С физиологической точки зрения шум рассматривается как звуковой процесс, неблагоприятный для восприятия, мешающий разговорной речи и отрицательно влияющий на здоровье человека. При длительном воздействии шума не только снижается острота слуха, но и изменяется кровяное давление, ослабляется внимание, ухудшается зрение. Особенно неблагоприятное воздействие шум оказывает на нервную и сердечнососудистую системы.

По стандартным нормам (ГОСТ 12.1.003-83 и СН 3223-85) допустимый уровень шума на рабочих местах в помещениях лабораторий равен 80 дБ.

Вибрация - это колебание твердых тел - частей аппаратов, машин, оборудования, воспринимаемое человеческим организмом как сотрясение. В отдельных случаях длительное воздействие интенсивных вибраций приводит к развитию вибрационной болезни.

В лаборатории нет таких механизмов, работа которых сопровождается вибрацией.

4.7 Пылеобразование

Причины выделения пыли в лаборатории могут быть самыми разнообразными. Пыль образуется при дроблении и размоле, транспортировании измельченного материала, механической обработке хрупких материалов, отделке поверхности , упаковке и расфасовке и т. п. Эти причины пылеобразования являются основными, или первичными. В условиях производства может возникать и вторичное пылеобразование, например, при уборке помещений, движении людей и т. п. Такое выделение пыли иногда бывает весьма нежелательным.

При работах, связанных со значительным пылеобразованием (разборка и разрушение конструкций, транспортировка и разгрузка сыпучих материалов вручную и т. п.), а также при кратковременных работах в аварийной ситуации, когда очень сложно уменьшить вредные выделения до допустимых уровней, необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты и принимать срочные меры для нормализации состава воздуха в рабочей зоне.

Для защиты органов дыхания от известковой и асбестовой пыли следует использовать респиратор РП-16, от нетоксичной пыли - РПР-1 и ПРБ-5. Респиратор фильтрующего действия ШБ-1 «Лепесток» используют при наличии в воздухе радиоактивных, токсичных, бактериальных аэрозолей, силикатной, металлургической, угольной, цементной и другой пыли. Для защиты от растительной пыли (хлопковой, пеньковой, древесной, табачной, мучной, угольной), металлургической (железной, стальной, чугунной, медной), минеральной (цементной, стекольной, известковой) используют респиратор

У-2к. Для защиты глаз от производственной пыли применяют защитные очки.

4.8 Пожаровзрывобезопасность

В соответствии с ГОСТ 12.1.003-81 пожарная профилактика представляет собой комплекс организационных и технических мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей, предотвращение пожара, ограничение его распространения, а также создание условий для успешного тушения пожара.

Помещение лаборатории по ППБ 01-03 относится к категории «В», т.е. в помещении имеются твердые сгораемые вещества и материалы.

По степени огнестойкости, согласно СНиП 11-2-80, здание учебного корпуса относится ко второй степени.

Не допускается курить в лаборатории, загромождать проходы посторонними предметами. При длительных перерывах более 1 часа или, уходя с работы, необходимо отключать ПК и другие электроприборы. Не допускается заграждения огнеопасными материалами (тканями, бумагой и т.д.) настольной лампы и обогревателя. Не разрешается вешать одежду на выключатели и розетки. Запрещается сушить одежду и обувь на обогревательных приборах.

В случае пожара необходимо:

• прекратить работу;

• отключить вентиляцию;

• убрать все опасные и взрывчатые вещества из околопожарной зоны в безопасное место;

• оповестить окружающих сотрудников;

• вызвать пожарную команду и приступить к тушению пожара;

• известить руководителя.

При общем сигнале опасности без паники выйти из здания. Для предотвращения пожара или взрыва необходимо:

• исключить возможность искрообразования, чрезмерного перегрева пожароопасных веществ;

• производить постоянный и высокоэффективный воздухообмен (работа вентиляции).

Инструктаж по технике безопасности - одно из средств обеспечения безопасности труда. Инструктаж заключается в обучении работающих безопасным приемам и методам работы.

4.9 Охрана окружающей среды

Охрана окружающей среды - актуальнейшая проблема нашего времени. Принципиальное направление охраны природы от выбросов заключается в создании безотходных или малоотходных процессов, при которых вредные выбросы отсутствуют или являются незначительными.

Очистка воздуха, содержащего токсичные вещества, осуществляется с помощью централизованной системы вентиляции.

Охрана водоемов от загрязнения сточными водами, прежде всего, должна базироваться на сокращении потребления воды, поскольку при этом соответственно понижается количество сбрасываемых сточных вод. Жидкие отходы органических веществ сливаются в отдельные емкости, которые сначала складируются на холодном складе, а затем сжигаются.

4.10 Чрезвычайные ситуации

Производственные аварии

В процессе работы в лаборатории могут произойти производственные аварии. Для оказания первой медицинской помощи в лаборатории имеется аптечка, где находятся вата, бинт, йод и другие средства для оказания помощи.

При порезах рук стеклом в первую очередь необходимо пинцетом удалить из раны видимые осколки стекла, затем промыть рану 2%-ым раствором перманганата калия и, смазав рану 5%-ым раствором йода, забинтовать.

При распираторном отравлении необходимо вывести пострадавшего на свежий воздух или в проветриваемое помещение. Пострадавшего надо уложить, создать ему полный покой, укрыть во избежание переохлаждения.

Стихийные бедствия

При стихийных бедствиях необходимо: отключить общий рубильник электроснабжения, оповестить всех работников лаборатории об угрозе возникновения бедствия, получить средства индивидуальной защиты, затем согласно схеме эвакуации из помещения (приложение 4), поспешить в безопасное место.

Социально-военные конфликты

При поступлении сигнала об угрозе нападения противника, все работники лаборатории должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты, после этого рассредоточиться в убежищах согласно схеме эвакуации из помещения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные сравнительные испытания по разрушению бетона показали, что степень диспергирования образцов, оцененная по вновь образованной поверхности, при инициировании электрическим взрывом медных проволочек в 1,2-1,5 раза выше.

В ходе проведения исследований были выполнены задачи:

1. проведен обзор методов разрушения бетонных и железобетонных изделий;

2. изучено явление электрического взрыва проводника;

3. отработана методика разрушения бетона ЭВП;

4. экспериментально исследовано влияние материала проводников на характер разрушения бетона;

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.      Арсентьев В.А., Мармандян В.З., Добромыслов Д.Д. Современные технологические линии для строительного рециклинга // Строительные материалы. - 2006. - № 8. - С. 64-66.

2.      Кулепяк О.Г. Железобетонные и каменные конструкции.

3.      Зиновьев Н.Т. Утилизация некондиционных железобетонных изделий электроимпульсным способом.

4.      Гусев Б.В. Вторичное использование бетонов.

5.      Семкин Б.В., Усов А.Ф., Курец В.М. Основы электроимпульсного разрушения материалов.

6.      Воробьев А.А. Импульсный пробой и разрушение диэлектриков и горных пород.

7.      Усов А.Ф., Семкин Б.В., Зиновьев Н.Т. Переходные процессы в установках электроимпульсной технологии.

8.      Семкин Б.В. Электрический взрыв в конденсированных средах.

9.      Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (охрана труда): Учеб. пособия для вузов /П. П. Кукин, В. Л. Лапшин, Е. А. Подгорных и др. - М.: Высш. шк., 1999. - 318с.

10.    Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов / С. В. Белов, А. В. Ильницкая, А. Ф. Козьяков и др. - М.: Высш. шк., 1999. - 448 с.

11.    Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов /Под ред. К. З. Ушакова. - М.: Изд-во Моск. гос. горного ун-та, 2000. - 430 с.

12.    Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов /Под ред. Л. А. Муравья. - М: ЮНИТИ - ДАНА. -2000. - 447 с.

13.    ГОСТ 12. 1. 003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности. - М.: Изд-во стандартов, 1983. - 66 с.

14.    ГОСТ 12. 1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования (01. 07. 92). - М.: Изд-во стандартов, 1992. - 63 с.

15.    ГОСТ 12. 1. 019-79 ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты. - М.: Изд-во стандартов, 1979. - 63 с.

16.    Экологический менеджмент: Учеб. пособие /Н. В. Пахомова, А. Эндерс, К. Рихтер. - Спб.: Питер, 2003. - 544 с.

17.    Байков В.Н. Железобетонные конструкции.

18.    Попов К.Н. Строительные материалы и изделия. Высш.школа 2002.

19.    Лебедев С.В., Савватимский А.И. Некоторые результаты исследования электрического взрыва проводников // ФХОМ. - 1976. - № 1. - С. 6-14.

20.    Бурцев В.А., Калинин Н.В., Лучинский А.В. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 289 с.

21.    Чейс У. Краткий обзор исследований по взрывающимся проволочкам // Взрывающиеся проволочки. - М.: Иностранная литература, 1963. - С. 9-17.

22.    Чейс В. Введение // Электрический взрыв проводников: сб.н.тр. - М.: Мир, 1965. - С. 7-11.

23.    Гусев Б.В., Загурский В.А. Вторичное использование бетонов. М.: Стройиздат, 1988. - 95 с.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6