Железобетон в Японии
В Японии действует множество строительных компаний с числом занятых 5,4 млн. чел., или 10% всего работоспособного населения. 90% фирм выполняет одновременно функции проектировщика и подрядчика.
Общий объем капитальных вложений в 1985 г. в строительном секторе достиг 221 млрд. дол., или 20% валового национального продукта, что в пересчете на одного жителя составляет 1889 дол. в год (в США— 1035 дол.).
Цемента в Японии в 1985 г. было выпущено 77 млн. т, а производственные мощности цементной промышленности насчитывают 120 млн. т.
Железобетон занимает ведущее положение в строительстве. Выпуск товарного бетона составляет 143 млн. м3, на что расходуется 60% национального производства цемента (или 320 кг/м3). Из общего его объема 45% используется для жилищного строительства, 11 %— для транспортного и 37%—для гражданского и промышленного строительства.
Общая площадь вновь вводимых зданий ежегодно составляет 200...220 млн. м2 (60% из них приходится на частный сектор). Ежегодно в Японии возводится 1,2 млн. жилых домов общей площадью 103 мли. м2 (средняя площадь дома 86 м2, в США—135 м2). Из-за неблагоприятных грунтовых условий обустройство территории обходится очень дорого. Стоимость 1 м2 жилой площади индивидуального дома, состоящего из двух спален, гостиной, столовой и кухни, лежит в пределах 600...650 дол.
В Японии более 100 компаний занимаются производством свай, в 1985 г. их было выпущено более 2 млн. м3. Сваи изготовляются как центрифугированные с автоклавной обработкой, так и по обычной стендовой технологии. По требованию заказчика поставляются сван с битумным покрытием боковой поверхности. Центрифугированные пустотные сван имеют диаметр 30...100 см при толщине стенки 6...13 см. Длина свай колеблется от 6,6 до 15 м.
Производство труб составляет около 2,8 млн. м3, из них 1,2 млн. м3 — центрифугированные. Элементы смотровых люков и канализационных лотков выпускаются в объеме 3 млн. м3.
Преднапряжеиный железобетон занимает скромное место в общем объеме (в стоимостном выражении на него приходится всего 1%). При этом 75% всех предпапряженных конструкций выполняется с натяжением на бетон, 25% — на упоры. Аикеровка осуществляется преимущественно по системе VSL. Широко применяются преднапряжеиные грунтовые анкеры. Для крепежа горных выработок, откосов, стенок котлованов и т. п. этот метод был использован более чем на 1500 объектах. Подобные виды работ выполняются более чем 200 подрядчиками ежегодно на сумму более 100 мли. дол.
Протяженность береговой линии в Японии достигает 20 тыс. км. Для укрепления берегов ежегодно применяется 6,7 млн. м3 железобетона. Конструкции включают, помимо прочего, волнозащитные сборные блоки типа «тетрапод» массой до 50 т. Строятся искусственные острова, крупнейший из них — Роккоайлеид площадью 6,2 млн. м2. Построен подводный завод (размером 130Х42Х Х21 м) по переработке сточных вод в г. Атамн, расположенный в 160 км к юго-западу от Токио.
Япония имеет 1930 км скоростных железных дорог, и строительство их продолжается. Для этого вида строительства в основном применяется железобетон. Производство шпал составляет 1,5 мли. шт. в год (с натяжением арматуры как на упоры, так и на бетон). Их выпуском занято 14 заводов. Для скоростных дорог выпускаются плиты размером 4,8X1,8 м, толщиной 30 см. Около 10% японских автомобильных дорог имеют бетонное покрытие, остальные — асфальтовое. В Японии построено 38 тыс. мостов, более половины из них — из железобетона. Доля железобетонных мостов непрерывно растет. В последние годы мостовые пролетные строения выполняются, как правило, предварительно напряженными. Между островами Хонсю и Сикоку возведено 19 мостов, 9 из них входят в первую двадцатку мировых рекордсменов по величине пролета. На эти мосты было израсходовано 2 млн. стали и 3,5 млн. м3 железобетона.
Строительство из монолитного железобетона обслуживается 5311 заводами сварного бетона средней производительностью 92 м3/ч. Каждый завод имеет 10... 15 бетоновозов. Из-за ограничений по нагрузке на автодороги (20 т) емкость каждого не превышает 5 м3; бетоновоз выполняет в среднем 2,9 ездки в день. Примерно 45% всех заводов оборудовано тарельчатыми (роторными) смесителями принудительного действия, 30% — опрокидывающимися гравитационными смесителями, 25% — двухвальными лотковыми смесителями. Причем последние, будучи разработанными в ФРГ, нашли в Японии намного более широкое применение, чем в других странах. В последнее время все большую популярность приобретают двухкамерные смесители, когда смесь цемента, части воды и мелкого заполнителя приготовляется в верхней камере и затем подается в нижнюю камеру, куда добавляется крупный заполнитель и оставшаяся вода. Продолжительность перемешиваний в двух камерах составляет 60...90 с. Этот прием позволяет снизить ВЩ на 5%. Фибробетон впервые был применен в Японии и 1974 г. Темпы прироста использования этого материала превышают 10%, и в 1985 г. его было применено па сумму более 80 мл и. дол. Три компании производят щелочестойкое стеклянное волокно общим объемом более 3 тыс. т в год. Это волокно применяется в основном для производства ограждающих панелей из стеклофибробетона (190 тыс. м2 в 1985 г.). Стекловолокно вводится в бетон либо при торкретированик, либо при приготовлении в бетоносмесителях. В последние годы для массового производства все шире применяются способы экструзии, набрызга с вакуумированнем и др. Последний способ был разработай компанией «Асахи Гласс». В 1985 г. по этому способу было изготовлено 7,2 млн. м2 декоративных плит для внутренней отделки помещений под фирменным наименованием материала «хонбон». Будучи водостойкими, легко разрезаемыми и гвоздимыми, декоративные плиты «хонбон», кроме того, имеют привлекательную внешнюю фактуру. Методом из фибробетона изготовляют стойки ограждений, карнизы, оконные рамы и др.
Фибробетониые панели широко применяются для фальшполов компьютерных помещений. Технология, разработанная фирмой «Хатцек», основана на приемах, аналогичных изготовлению картона. Такие цементно-волокнистые листы укладываются друг на друга до получения изделия необходимой толщины. Эта технология, по оценке специалистов, может полностью вытеснить производство асбестоцементных конструкций. Фирма поставляет такие конструкции (вместо асбестоцементных) широкой номенклатуры в виде шифера волнистого и плоского, окрашенных и неокрашенных панелей, облицованных алюминием и т. д.
Стеклофиброармированиый пенополиуретан применяется в качестве теплоизоляции. Его производством занято несколько компаний. Компания «Чичибу Семеит» разработала низкощелочиой цемент. что дозволит значительно повысить долговечность фибробетоииых изделий. Основной объем стекловолокна для производства стеклофибробетонных конструкций США покупает в Японии.
В последнее время начато опытное применение легкого бетона с добавкой углеродного волокна. Его вводят в виде фибр длиной 3...10 мм и толщиной 18 мк в количестве 2...4% по объему. Волокно обладает высокой стойкостью к щелочам. Прочность бетоиа, армированного углеродными фибрами, в 2...5 раз выше прочности обычного бетона, что позволяет применять его в стандартных строительных элементах с уменьшением площади поперечного сечения на 30—50%. Панели из углефибробетона были применены при облицовке 37-этажного небоскреба в Токио, компания «Сумнтомо» поставляет такие панели для фальшполов компьютерных помещений и др. Автоклавная обработка углефибробетоиа снижает его влажностную усадку до 0,5%.
Хотя углефибробетон на 40% дороже, чем обычный бетон, однако благодаря пониженной массе получается экономия затрат по другим статьям. Так, при облицовке упомянутого небоскреба укрупнение монтажных единиц позволило ввести здание в эксплуатацию на раньше срока.
Исследования по полимербетонам ведутся в Японии уже более 30 лет. В крупных строительных ассоциациях имеются комитеты и комиссии по полимербетонам и композитным материалам. Основными связующими для полимербетонов в Японии являются эпоксидная смола, ненасыщенная полиэфирная смола и метилметакрилат. Наибольшее распространение имеет ненасыщенная полиэфирная смола (благодаря своей относительной дешевизне), однако в последнее время метилметакрилат находит все более широкое применение ввиду его способности к холодному отверждению из полимербетонов изготовляют антикоррозионные облицовки, плиты полов, тротуаров, ограждения скоростных магистралей и многие другие виды изделий. Широко используются полимербетониые ремонтные смеси. Компания «Ниппон Телефон эид Телеграф» изготовляет и применяет сборные полимербетониые колодцы для телефонных линий. В Японии тремя компаниями выпускается ежегодно 16 тыс. т полимербетонных труб. Одна из них («Кубота») освоила в 1986 г. полимербетониые секции труб диаметром 5,45 м. Канализационные лотки из полимербетона изготовляются в объеме 20 тыс. т.
В последнее время полимербетон привлекает широкое внимание как материал для базовых деталей машин и резервуаров Для хранения сжиженного природного газа. Всего полимербетониые изделия в Японии изготовляют 65 компаний.
При производстве бетонных и железобетонных изделий все шире начинает применяться робототехника.
В настоящее время в японской промышленности работает 200 тыс. роботов, к 1990 г. эта цифра возрастет до 500 тыс. В строительной промышленности роботы, однако, не находят пока такого широкого применения, как в автомобильной и электронной. По данным японских ученых, отсутствие роста производительности труда в отрасли производства сборного железобетона за 1970—1980 гг. привело к увеличению себестоимости продукции за этот период более чем в 4 раза. Наряду с низкой производительностью в стройиндустрии и удорожанием продукции условия труда в отрасли остаются тяжелыми. Поэтому специалисты видят в роботизации производства перспективный путь повышения производительности труда.
В 1982 г. в университете Васеда создана специальная группа, занимающаяся вопросами применения робототехники в стройиндустрии. Работа этой группы осуществляется при поддержке правительства Японии.
Первые результаты работ японских исследователей, посвященных анализу состояния и тенденций использования роботов и манипуляторов промышленности сборного железобетона, показывают, что основными причинами, сдерживающими внедрение робототехники в стройиндустрии, являются слишком широкая номенклатура изделий; значительные размеры и масса строительных деталей; большое разнообразие И широкий диапазон производственных операций (что требует создав многофункциональных роботов и ротокомплексов); наличие сложных о раций в производственном процесс слабая «обратная связь» между производственниками и разработчиками; I возможность изменения процесса производства применительно к возможность робототехники из-за существующих нормативных ограничений.
Крупные строительные уделяют внедрению роботов больше внимание. Так, компания «Каджим разработала робот для отделки железобетонных полов. Автомат самостоятельно выбирает траекторию движем имеет сенсорные датчики для обхода и других препятствий. Точно шлифовки полов 1,5 мм, производитеность— 186 м2/ч. Другой робот раскладывать арматурные стержни пр изготовлении каркасов монолитных футдаментов. Единовременно робот 20 шт. стержней диаметром ц 25 мм и длиной 8 м. Экономия трудозатрат при применении такого разработаны робой для производства торкретных рам при обделке сводов тоннелей, для в несения огнезащитных составов и т. J
Научные исследования по бетону железобетону в Японии выполияюта как правило, самими строительный корпорациями. Пять крупнейших из ни («Каджима Констракши», «Тазеи Кояпорейшн», «Сумицу Констракши», «Оба яши Гуши» и «Такенака Комутен имеют каждая штат исследовательски работников от 200 до 300 чел. и около 1 млн. дол. на эти цели. Научные исследования ведутся по всем основным направлениям строительств (материалы, строительные конструкции основания и фундаменты, производств работ, охрана окружающей среды, строительство, информационно обслуживание). Учитывая специфические условия Японии, много внимай уделяется сейсмостойкости зданий сооружений.
Крупнейшим частным исследователе ским центром является Институт строи тельной технологии корпорации «Каджима», насчитывающий 300 научных сотрудников. Производственные площади этого института достигают 27 тыс. м а расходы на его содержание превышают 10% чистой прибыли корпорации Институт является держателем 3221 патеита. из них более 100 зарегистрировано в других странах. Его лабораторный корпус площадью 4,2 тыс. имеет уникальный силовой пол толщиной 2,1 мм силовую вертикальную стен} размером 12X16X3 м. Институт оснащен уникальным оборудованием для обработки данных для моделирования сейсмической нагрузок ветровой и волновой нагрузок и др. Из новых разработок этого исследовательского центра можно назвать бетонной смеси с полимерными добавками («гидарокрит»). Смесь может уплотняться по водой без вымывания цементного мола ка и расслаивания.
В целом, можно констатировать, «п строительство из железобетона является быстроразвивающейся отрасль японской экономики.
Бетон и железобетон, 1987