Оценка технико-экономической эффективности иск оптимальной структуры

Комплекс наиболее благоприятных показателей строительных и эксплуатационных свойств (закон створа) ИСК оптимальной структуры обеспечивает не только более продолжительные сроки их надежной работы в конструкциях, но и более высокие показатели экономической эффективности по сравнению с конгломератами, структура которых не оптимальна. Надежность и повышенная долговечность конгломератов оптимальной структуры в конструкциях обусловлена устойчивыми свойствами морозостойкости, водостойкости, воздухостойкости, которые каждый раз отмечаются в экспериментальных исследованиях таких материалов. Максимальная экономическая эффективность конгломератов оптимальной структуры устанавливается расчетными данными, в частности, путем сравнения приведенных затрат при оптимальной и неоптимальной структурах.

Экономическая эффективность конгломерата, изготовленного в заводских условиях, оценивается величиной приведенных затрат на единицу продукции, выраженной в рублях:

где П — приведенные затраты, руб.; С — себестоимость годовой продукции на заводе; Е — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; так как окупаемость капиталовложений принимается в 8 лет, то нормативный коэффициент Е = 1/8 = 0,125; К — удельные капиталовложения в заводское производство конгломерата, равные сумме капвложений, отнесенной к объему выпускаемой продукции в год, руб.; Э — среднегодовые эксплуатационно-ремонтные расходы по поддержанию конгломератного материала и конструкции из него в нормальном состоянии.

Понятно, что чем меньше приведенные затраты, тем выше экономическая эффективность производства конгломерата и конструкций из него. При сравнении же экономической эффективности последняя тем больше, чем выше разность между Пі и Ш, умноженная на объем выпускаемой продукции заводом в год (А), т. е. А (Пі - Th), где Пі — приведенные затраты конгломерата неоптимальной структуры и Ш — то же, при оптимальной структуре конгломерата.

Если в обоих случаях (оптимальной и неоптимальной структур данного конгломерата) слагаемое ЕК в формуле (3.17) является величиной постоянной, то экономическая эффективность ЭЭ выразится:

где Сі и Э| относятся к неоптимальным, а Сг и Эг — к оптимальным структурам конгломерата.

Величины себестоимости продукции © функционально связаны в основном с амортизацией основных фондов, стоимостью сырья, затратами энергии, топлива и др. В данном случае при сравнении себестоимостей Сі и Сг основное значение имеет стоимость затрачиваемых материалов, в первую очередь вяжущих веществ как наиболее дорогих компонентов. Другие факторы, влияющие на величину себестоимости, или практически остаются постоянными при сравнении Сі и Сг, или непосредственно связаны с расходом и стоимостью материалов, например, стоимостью сырья. Очевидно, что чем ниже оказывается расход и стоимость применяемых материалов, тем ниже расход и стоимость сырья, на основе которого «вырабатываются эти материалы.

Между тем анализ показывает, что наиболее экономными составами по расходу вяжущих веществ являются оптимальные, при которых конгломерат удовлетворяет закону створа. На рис. 3.16 показаны один оптимальный в точке Н и ряд неоптиматьных в точках Л, В, С, Д, Е составов конгломерата, изготовляемого из принятых материалов — вяжущего вещества и заполнителей и при принятой технологии. Независимо от структур во всех указанных точках составы удовлетворяют величине заданного свойства, например, пределу прочности при сжатии (Лтр). Однако составы отличаются тем, что в точке Я содержится наименьшее количество вяжущей части и вяжущего вещества.

Рис. 3.16. Оптимальная (в точке Я) и нсоптимальные (в точках А. В. С. D, Е) структуры ИСК с заданной прочностью Полагая, что вяжущая часть дороже заполняющей, очевидно, что и себестоимость С| при принятых выше условиях больше себестоимости С2, причем разность между ними быстро возрастает по мере удаления принятого состава от состава в точке Я. Аналогичное явление характерно при любых других свойствах, принятых в качестве критериев для оценки качества конгломерата.

Величины эксплуатационно-ремонтных расходов (Э) обусловлены в первую очередь долговечностью и надежностью материала в конструкции. Чем выше долговечность и надежность конгломерата, тем реже требуются ремонтные работы и ниже будут эксплуатационные расходы на поддержание конструкции в нормальном состоянии.

Между тем из рис. 3.16 видно, что структуры конгломерата в точках А, В, Е характеризуются дискретностью вяжущей прослойки и повышенной пористостью, вызванной недоуплотненностью конгломерата. То и другое всегда приводит к преждевременному разрушению структуры, особенно под влиянием циклического замораживания материала, насыщающегося водой. В тех случаях, когда требуется повышенная пористость конгломерата (снижение массы конструкции, повышение теплозащитных качеств и т. п.), целесообразно сохранять оптимальную плотную структуру, но использовать легкие пористые заполнители, поризовать вяжущую часть и даже иногда повышать содержание жидкой среды в пределах оптимальной структуры или, наоборот, вводить в смесь пластификатор (суперпластификатор) с тем, чтобы сократить расход жидкостной среды. Следовательно, в точке Я структура обеспечивает наибольшую долговечность конгломерата, наименьшие эксплуатационно-ремонтные расходы по сравнению со структурой в точках А, В, Е. В точках С, Д, L структуры конгломерата характеризуются повышенной пористостью за счет испарения части жидкой среды в эксплуатационный период или частичного синерезиса с выпотеванием на поверхности изделий или конструкций. Повышенное отношение с/ф способствует появлению и развитию пластических деформаций, ускоряя потребность в ремонтных работах и дополнительных эксплуатационных расходах.

Таким образом, анализ показывает, что при неоптимальных структурах значения Q и Э| растут тем быстрее и в больших размеpax, чем дальше отстоит структура конгломерата от оптимальной. Значения же Сг и Э2 всегда ниже, чем обеспечивается определенная экономическая эффективность при оптимальных структурах конгломерата. Однако следует учитывать, что при стоимости вяжущих веществ ниже стоимости заполнителя величина ЭЭ также несколько уменьшается, что может быть установлено только с помощью конкретных расчетных данных.

Выше, при сравнении приведенных затрат, было принято, что слагаемое ЕК в формуле (3.17) является величиной постоянной при оптимальной и неоптимальной структурах материала. Однако в реальных условиях оптимальные структуры могут оказать положительное влияние на рост производительности завода и увеличение выпуска продукции в единицу времени. Это вызовет снижение удельных капиталовложений в заводское производство конгломерата, а поэтому уменьшатся и приведенные затраты, возрастет соответственно экономическая эффективность.

На основании изложенного становится ясным, почему показатель наибольшей экономической эффективности размещается в виде экстремума в общем створе технических (строительно-эксплуатационных) свойств конгломерата оптимальной структуры. Комплекс экстремумов технических свойств становится как бы взаимно связанным с максимумом экономической эффективности, и в этом заключается одно из существенных достоинств оптимальных структур в строительном материаловедении.