Направления совершенствования и технического перевооружения производства сборного железобетона

Руденко И. Новоселов В. Направления совершенствования и технического перевооружения производства сборного железобетона // Бетон и железобетон. 2003 . №6. C. 2-4

Моральный и технический износ технологий и оборудования заводов, изменения структуры строительства и, соответственно, конъюнктуры рынка, с одной стороны, и постепенный рост объемов строительства, выход отрасли из кризиса, с другой, при ограниченных инвестициях ставят задачи разработки эффективных региональных программ активного сотрудничества науки, проектировщиков и производственников. В связи с этим, в целях повышения конкурентоспособности отрасли, ниже излагаются прогрессивные решения, которые могут быть включены в программы и реализованы НИИЖБом и ПИ-2 совместно с региональными органами и предприятиями соответствующей направленности.

Целесообразность участия в выполнении программ названных институтов определяется большим научным потенциалом НИИЖБа, во многом реализованным на практике, и способностью комплексно осуществлять конструкторское и технологическое проектирование институтом ПИ-2. Творческое объединение взаимно дополняющих в своей деятельности организаций способно обеспечить решение задачи выхода отечественной промышленности на качественно новый высокий уровень путем создания конструкций нового поколения и снижения себестоимости их производства.

В развитие этого была совместно разработана концепция, основанная на качественном изменении существующих представлений о сборных железобетонных конструкциях. Мы привыкли, исходя из обеспечения минимальных монтажных затрат в строительстве, стремиться к максимальному увеличению их размеров. При этом изделия любых типоразмеров формуются как единое целое. Виды бетонов, применяемых для изготовления, одинаковы во всем объеме (за исключением отдельных видов слоистых конструкций). Для каждого типоразмера изделий требуется своя форма. Это приводит, во-первых, к нерациональному использованию прочностных характеристик бетона, поскольку они назначаются с учетом отдельных зон конструкций с максимальными напряжениями и, во-вторых, усложняет и удорожает переналадку производства при переходе на другие типоразмеры конструкций.

Предлагается отказаться от этой практики и перейти к изготовлению на заводах унифицированных элементов, раздельно выполняющих несущие и ограждающие функции в конструкциях. С учетом транспортных расходов принимаются варианты сборки этих типовых элементов в конструкции либо на стройке, либо непосредственно на заводах.

Принятие этой концепции обосновывается:

- появлением вяжущих (ЦНВ) и ультрадисперсных добавок на основе микрокремнезема, обеспечивающих получение бетонов класса В 100-В 150. Известны также зарубежные работы по получению бетонов прочностью до 8000 кг/см2. Это позволяет резко снизить массу конструкций. Однако высокие цены новых материалов делают нерациональным их применение в традиционных конструктивных решениях сборного железобетона;

- возможностью расширенного применения отходов, количество которых в бетоне в ряде случаев регламентируется из-за коррозии арматуры, от которой можно отказаться в ненесущих элементах;

- необходимостью создания гибких технологий, что, в свою очередь, обусловлено тенденцией к уходу от типовых решений зданий и применения разнообразных архитектурно-планировочных решений зданий. Известно, сколь дорога переналадка существующих технологических линий, весьма необходимая при изготовлении мелких серий изделий.

НИИЖБ и ПИ-2 приступили к реализации этой концепции. К сожалению, недостаток инвестиций, инертность мышления отдельных специалистов тормозит ее реализацию. Тем не менее, уже сделано следующее:

- разработаны технические предложения и решения по конструкциям промышленных и общественных зданий. На длинных стендах, с вариантами применения дисперсного армирования и бетонов классов В 100 - В 120, предлагается изготавливать элементы углового, швеллерного, таврового профилей, из которых, подобно металлоконструкциям, собираются колонны, балки, фермы. Масса этих конструкций на 35 - 50% меньше традиционных. Напомним, что НИИЖБ уже несколько лет назад выполнил отмеченную Государственной премией разработку панелей-оболочек, изготовленных не целиком, а собираемых из отдельных технологичных в изготовлении и экономичных пластин и ребер. По сравнению с аналогом, она на 35% легче;

- НИИЖБ и ПИ-2 разработали технические решения по конструкциям зданий, стены и перекрытия которых собираются из вибропрессованных высокопустотных бетонных блоков нового поколения, с отказом от растворной кладки (так называемый сухой стык). В пустотах блоков размещается эффективная теплоизоляция наружных стен (пеноизол, полистирол, полистирол-бетон), а также несущий каркас здания (блоки - как несъемная опалубка в монолитном варианте, либо устраивается каркас из сборных железобетонных элементов). Отличие блоков от традиционных - в их размерах. С учетом ограничений по массе при ручной кладке, с использованием для ограждающих конструкций легкого бетона на основе керамзита, граншлака и полистирольных гранул, а также возможностей вибропрессов, существующей системы "Квадр" количество блоков на 1 м2 стены - не более 10-15. Возможности придания разнообразной цветовой гаммы, получения в процессе вибропрессования различных рельефов, наличие слитной долговечной структуры бетонов исключают мокрые процессы отделки, а также обеспечивают реализацию широкой гаммы архитектурных решений;

- испытаны фрагменты наружных стен. По заказу московского Правительства разработаны проектные предложения по несущим и ненесущим стенам;

- на стадии технических решений разработана конструкция панельной самонесущей наружной стены, собираемая из блоков на заводах в легких кондукторах. При малой массе ее изготовление требует вдвое меньше производственных площадей, в 5-7 раз снижается металлоемкость производства. Преимущество этой идеи состоит еще в том, что для ее реализации требуются сравнительно малые затраты на устройство вибропрессующей линии и изготовление вместо форм легких кондукторов. Обеспечивается гибкая технология, позволяющая при малоемкой переналадке собирать самые разнообразные типоразмеры конструкций, в том числе, например, эркеры. Анализ стоимости в деле таких решений показал ее снижение, по сравнению с аналогами (кирпичом, поро- и полистиролбетоном), не менее чем в 1,5-2 раза в сочетании с высокими эстетическими качествами;

- технико-экономический анализ возможностей применения новой конструктивной системы ненесущих стен, взамен применяемых в Управлении экспериментальной застройки, и несущих - в тресте "Мосстроймеханизация-5", показал возможности снижения стоимости 1 м2 ограждения в деле - вдвое.

Остановимся на ряде других вариантов, менее радикальных, не требующих комплексного подхода -создания новых конструкций и технологий, но повышающих конкурентоспособность продукции. Среди них и хорошо забытые старые, и новые, в том числе:



1. Обеспечивающие снижение стоимости исходных материалов (составляющих в себестоимости изделий около 50%).

1.1. ? более широкое использование отходов различных видов:

?доменных, сталеплавильных и других шлаков, в том числе гранулированных, литого щебня, пористых и плотных. В тяжелых и легких бетонах обеспечивается снижение их себестоимости на 15-30%. Для переработки шлаков НИИЖБом в содружестве с рядом региональных институтов разработаны соответствующие технологии;

?золошлаковых отходов ТЭЦ. В Сибири в этом направлении успешно работает при участии НИИЖБ ряд научно-инженерных центров (Новокузнецк, Барнаул). Особенно полезны работы по реализации отходов зол гидроудаления, так как при этом обеспечиваются как экономические, так и экологические позитивные результаты;

1.2.? развитие работ по широкому применению мелкозернистого бетона. Для ряда районов, бедных крупным заполнителем, это особенно важно. Применение отходов в их составе, новых химических и минеральных добавок, перспективы повышения прочности бетонов в сочетании с разработкой новых тонкостенных конструкций, в том числе с более широким применением фибробетонов, делает эти работы весьма актуальными;

1.3. ? применение мокрого домола вяжущих в составе БСУ. При малых затратах возможно получение в виде шлама вяжущих как весьма высокой активности (М1000 - М1200), так и энергосберегающих (типа ТМЦВ), которые обеспечат экономию дорогого и энергоемкого портландцемента (порядка 30-40%) при весьма малых энергозатратах (13-18 кВт-ч на 1 т смешанного вяжущего). В перспективе возможна реализация давнего предложения проф. С.В.Шестоперова, который предлагал поставлять клинкер заводам и стройкам. При этом отсутствуют потери активности вяжущего, ликвидируется пыление, упрощается складское хозяйство;

1.4. ? применение полистирола, вспучивание которого осуществляется на заводах. Транспортные расходы при этом сокращаются в 50 раз. Низкая теплопроводность бетонов на их основе в сочетании с малой сорбционной влажностью делает полистиролбетон неизмеримо ценным для ограждающих конструкций.



2. Обеспечивающие снижение стоимости технологических процессов.

Выше были кратко упомянуты направления экономии вяжущих и те изменения технологии комплексов БСУ, которые могли бы дать наилучший результат в перспективе. Сегодня наибольшая составляющая себестоимости -формовочные цехи, основные переделы которых - тепловая обработка и формование. Их совершенствование комплексно решает вопросы сокращения энергозатрат, снижения металлоемкости форм и обеспечивает дополнительную экономию энергоемкой составляющей - вяжущих. Сокращение энергозатрат, увеличение оборачиваемости форм может иметь место при:

? оптимизации режимов и средств тепловой обработки конкретных предприятий с учетом применяемых видов вяжущих и бетонов, изготавливаемых изделий требуемой производительности, величин отпускной и распалубочной прочности, выбора оптимальных теплоносителей на базе обширных, полученных ранее, результатов исследований. Технико-экономический анализ может определить целесообразность полного отказа от тепловой обработки, в том числе за счет применения высокоактивных вяжущих;

?заслуживает внимания применение несколько забытых работ НИИЖБа в области форм, в том числе металлических, с использованием в них преднапряжения, конструкций с трехточечным опиранием и других, снижающих металлоемкость на 15-20%, а также неметаллических форм, в том числе железобетонных с полимерным покрытием, которые могут быть изготовлены на собственной производственной базе. Сегодня в связи с повышением цен на металл это может дать минимум 10-15% снижения себестоимости;

? в области формовочного оборудования наибольший эффект может дать применение жестких смесей.

Это обеспечивает экономию цемента до 30%, позволяет на 5-10% сократить парк форм, в ряде случаев отказаться от опалубки, стоимость которой в условиях частой смены номенклатуры изделий возрастает.

Оптимальным решением для вибрационной технологии является применение частоты 70-75Гц. Однако имеющиеся на рынке отечественные высокочастотные вибраторы завода "Красный Маяк" - маломощные и могут быть использованы только в легких вибропротяжных устройствах. Высокочастотную составляющую на виброплощадках можно получить на ударно-вибрационных площадках с низкочастотным приводом при наличии жесткого ограничителя ударов, когда генерируются собственные высокочастотные колебания.

При применении мелкозернистых смесей весьма эффективна безвибрационная роликовая технология. Отечественные и зарубежные разработки подтвердили целесообразность использования такого оборудования.

Распространенная тенденция применения литых смесей на заводах далеко не всегда оправданна, так как при этом исчезает возможность сокращения металлоемкости производства и расхода цемента, а существующие добавки-модификаторы пока весьма дорогие. Однако их применение в монолитном строительстве может быть эффективным.

К числу перспективных направлений следует отнести компьютеризацию управления производства и оптимизацию технологий. Если первое в какой-то мере уже решается, то применение компьютеров в технологии требует разработки новых программ при коллективном участии технологов высочайшей квалификации и специалистов в области программирования. Программы должны предусматривать обратные связи, корректирующие в процессе их освоения параметры, учитывающие конкретные условия предприятия во взаимосвязи со стоимостными факторами и особенностя&