Эффективно применение отходов многих производств и для создания новых строительных материалов. Так, в ЦНИИ промышленных зданий и сооружений (Москва) сделали прочный и морозостойкий силикатный кирпич, на 94 % состоящий из отходов производства, 84 % — отходы обогащения фосфоритов, 10 % — молотый топливный шлак и фосфогипс и лишь 6 % известь.
На железнодорожном транспорте в последнее десятилетие образовались большие запасы железобетонных шпал старых типов, непригодных для повторной укладки в путь. Типичный отход производства. Так вот, предложено использовать их для создания ряжевых подпорных стенок для удержания откосов насыпей земляного полотна от обрушения. Такая конструкция имеет ряд существенных достоинств: хороший водоотвод, высокую производительность при монтаже, устойчивость к атмосферным воздействиям, низкую стоимость.
Найти применение для отслуживших свой срок автомобильных шин — серьезная проблема для стран с развитой автомобилизацией. Поистине огромное количество шин выходит из строя. В самом деле, где можно использовать износившиеся автомобильные покрышки? Предприятия, занимающиеся сбором вторичного сырья в нашей стране, берут их неохотно: регенерировать трудно или попросту нельзя, измельчать в крошку при наличии металлического корда не всегда умеем. И потому по всей нашей стране горят коптящие костры. Расточительно? Весьма.
Над проблемой их рационального использования думают многие инженеры, не умеющие равнодушно проходить мимо валяющегося добра. И находят интересные решения. Так, специалисты Волгоградгидростроя предложили использовать изношенные покрышки для защиты берегов Волги от размывания. Скрепленные между собой они образуют на береговом откосе гибкие ковры, гасящие набегающую волну и способствующие образованию песчаных наносов. Если же покрышки соединить между собой болтами и гайками, перейти к объемным конструкциям, то можно использовать их в качестве строительных блоков для стен гаражей, складов, мастерских. Так и поступили инженеры в Англии, Канаде и США. А вот в Болгарии научились перерабатывать покрышки в кровельный материал, напоминающий черепицу, но более легкий и прочный, более устойчивый к непогоде. Причем, новый материал может использоваться и для декоративной облицовки стен.
Такое многообразие определяется большим перечнем свойств, заложенных в геометрии и материале старой покрышки. Она упруга, кругла, пуста и потому весит меньше кирпича и железобетона. В то же время прочна и стойка к атмосферным воздействиям.
Дополнив этот перечень и включив воображение, каждый может попытаться найти еще много полезных и эффективных применений такого, казалось бы, малополезного отхода.
Не меньшей проблемой является утилизация и бой стеклянной тары, тех самых стекляшек, которые зачастую являются причиной прокола велосипедных, мотоциклетных и даже автомобильных (нет, не изношенных, а вполне годных) шин. Хорошо известно, что стекло может сохранять неизменными свои свойства тысячелетиями. Если его не утилизировать, то за относительно короткий срок битое стекло может стать кошмаром человечества. Правда, стекло легко расплавить и заново сформировать из него нужный продукт, будь это оконный лист или молочная бутылка. Надо его только собрать да потратить определенное количество энергии.
Но можно поступить опять же по-другому. Перед автодорожниками постоянно стоит задача повышения качества дорог, их долговечность. Вот какую несложную технологию переработки бытового стекла предложил сотрудник СоюздорНИИ А. Сурманян. Стекло перемалывается в порошок. Затем к нему добавляется некоторое количество песка и клея. Эту смесь наносят на подложку из бумаги и укладывают на свежий бетон, бумагой вверх, приглаживают и оставляют до полного затвердения. Когда по этому участку дороги пойдут машины, они быстро сотрут шинами бумажную подложку. Стеклянно-песочная крышка обладает большой твердостью, и дорога прослужит на несколько лет дольше обычного. Кроме того, шероховатая поверхность обеспечивает лучшее сцепление колес с дорогой, а значит, повышает безопасность движения и расходы топлива.
Отходы производства могут образовывать и комплексы с другими ресурсами: пространством, энергией, веществами. По-видимому, всякий комплекс сильнее одиночного ресурса, т. к. обладает большим разнообразием свойств. Это же относится и к комплексам с отходами.
Еще в 1968 г. изобретатель Н. И. Самарин начал первые опыты по созданию огородов… на воде. На небольших плотиках, свесив корешки прямо в воду, растут у него огурцы, помидоры, зеленый лук… Какие же преимущества имеет водный огород по сравнению с традиционным? Изобретатель подсчитал, что сегодня в пруды, где разводят рыбу, вносят до сотен центнеров органических и минеральных веществ на гектар поверхности водоема. Рыбы потребляют не более 60 % этого «бульона», остальное лишь загрязняет воду. Если же на понтонах специальной конструкции разместить лотки, наполненные смесью перегноя с донным илом из тех же прудов (вещественный ресурс), то на том же пруду (пространственный и функциональный ресурсы) можно дополнительно выращивать хороший урожай овощей. Вода прудов служит одновременно и своеобразным аккумулятором тепла (энергетический ресурс), значит, овощи зреют, как в парнике, и даже в условиях средней полосы можно выращивать по два урожая в сезон! Лучше живется и самой рыбе. Как показывают замеры, рыбья молодь набирает в таких прудах на 10–12 % больше веса — ведь корни растений эффективно очищают воду. И, наконец, для облегчения поиска ресурсов можно воспользоваться следующим алгоритмом.
Алгоритм поиска ресурсов
Как же все-таки практически использовать ВПР при решении технических задач?
Наиболее простым представляется построение, например, двумерной таблицы, в которой по горизонтали и вертикали рассматривают одни и те же ресурсы, например: инструменты, побочные изделия, внешнюю среду.
В таблицу следует включить все ВПР и отдельной строкой — пустоту.
Такая таблица позволит просмотреть последовательно не только простые ВПР, но и их комбинации, по крайней мере, парные. Иногда на этом этапе могут возникнуть и более комплексные системы из ВПР: тройные и более высоких порядков.
Рассмотрим такую задачу.
Пленочное гидрозащитное покрытие котлована нужно защитить от воздействия солнечных лучей, иначе оно быстро разрушится. Для этого его можно покрыть слоем грунта, который выравнивают бульдозером. Бульдозер хорошо разравнивает грунт, но во время передвижения часто рвет гидрозащитную пленку. Как быть?
Вепольная модель этой задачи строится по типу полного веполя с вредным взаимодействием между веществами:
где В1 — пленка (изделие);
В2 — бульдозер (инструмент);
П — механическое поле.
По стандарту 1.2.1. между В1 и В2 следует ввести вещество В3, желательно даровое или достаточно дешевое:
Необходимо найти вещество B3, причем твердое, прочное, способное выдержать нагрузки от гусениц бульдозера.
Попробуем оценить имеющиеся ВПР:
•инструмент: бульдозер, его оборудование;
•изделие: сама пленка, ее толщина, другие размеры, прочность;
•побочные: отходы производства (пульпа, состоящая из воды и твердых частиц);
•внешняя среда: воздух, вода, грунт, магнитное поле Земли, гравитационное поле, температурное поле среды;
Проведем предварительный анализ этих ВПР, чтобы уменьшить размерность будущей двумерной таблицы.
По результатам анализа можно исключить из рассмотрения:
•бульдозер, так как вряд ли целесообразно изменять стандартную машину, имеющую универсальное назначение;
•магнитное поле Земли;
•саму пленку, так как она не обладает требуемой прочностью, а сделать ее многослойной, по-видимому, невозможно.
Теперь построим таблицу, в которой укажем все оставшиеся ресурсы.
Комбинации ВПР
Таблица симметрична, поэтому достаточно рассмотреть только верхний треугольник. Знаком «плюс» будем обозначать разумные сочетания ВПР, позволяющие получить вещество с требуемыми характеристиками.
Анализ ВПР четко приводит нас к мысли о необходимости создания твердого вещества из воды, либо из смеси воды с твердыми частицами (или из влажных твердых частиц — грунта) с помощью низких температур в зимний период.
И действительно, дождавшись зимы, можно залить котлован водой или даже пульпой, а по получившемуся поверх пленки льду разровнять бульдозером слой грунта. Весной лед растает, и грунт окажется на пленке.
Кроме того, с помощью таблицы можно получить и другой вариант:
грунт формируют в опалубке, увлажняют, замораживают и в таком виде укладывают поверх пленки.
Как видим, анализ ВПР позволяет находить неплохие, а главное — легко внедряемые решения технических задач.
