Ф. БИАЦИОЛИ, ген. секретарь ЕРМКО, Готовые бетонные смеси - мировая практика приминения и применения
Недавно Юрий Сергеевич Волков отметил свое 70-летие. Он окончил с отличием Московский институт инженеров железнодорожного транспорта - МИИТ, факультет «Промышленное и гражданское строительство», получил специальность инженера-строителя. После перехода в научно- исследовательский институт бетона и железобетона (НИИЖБ) занимался проблемами применения железобетона в машиностроении. При его участии был создан ряд машин (станки, прессы, насосное оборудование) с железобетонными станинами, находящиеся в эксплуатации по сей день.
В дальнейшем, после защиты кандидатской диссертации, значительное внимание ученый уделял общим вопросам применения железобетона в строительстве. Совместно с К. В. Михайловым им были подготовлены монографии «Бетон и железобетонные конструкции». Юбиляр имеет более 100 публикаций, в том числе 10 книг и брошюр в соавторстве и самостоятельно по вопросам применения бетона и железобетона в строительстве. Ряд публикаций последних лет посвящен вопросам совершенствования строительного комплекса, как фактора устойчивого его развития, по проблемам технического регулирования в строительстве. Широко освещен и зарубежный опыт.
С участием Ю. С. Волкова по материалам конгрессов ФИП были изданы монографии «Предварительно напряженный железобетон» (1974, 1978, 1982, 1986 гг.), на русский язык он перевел монографию профессора Калифорнийского университета Б.Гэрвика (США) «Предварительно напряженные железобетоны в строительстве», 335 с, Москва, Стройиздат, 1978.
После энергетического кризиса и скечка цен на нефть возрос интерес к применению железобетона в морских сооружениях, прежде всего для нефтедобывающих платформ. В 1985 г.
в соавторстве с И. И. Рыбаковым юбиляр опубликовал монографию «Сооружения из железобетона для континентального шельфа», 305 с, а до того у него вышли две брошюры по этой же проблеме во ВНИИГазе и ВНИИСе.
Ю.С. Волков привлекался в качестве эксперта к обследованию зданий после Анатолийского землетрясения в Турции, 1999 г. В составе группы авторов при его участии был подготовлен доклад от имени Минстроя России «Сейсмическая безопасность и сейсмостойкое строительство в Российской Федерации», 1996 г.
Он состоял членом технических комитетов комиссий Европейского комитета по бетону - СЕВ, Международной федерации по железобетону -FIP, Технического комитета Европейской ассоциации по товарному бетону - CIB и в настоящее время является членом Технического комитета Европейской ассоциации по товарному бетону - ERMCO. В 2001 г. его избрали членом-корреспондентом Международной академии инвестиций и экономики строительства МАЭИС, в 2005 г. - советником Российской академии архитектуры и строительных наук (РААСН).
В последнее время Ю.С. Волков много времени уделяет вопросам реорганизации нормативной базы строительства в связи с введением Федерального закона «О техническом регулировании». Им опубликован ряд статей как с критикой отдельных положений Закона, так и по использованию европейской системы стандартов в качестве основы при разработке национальных стандартов и стандартов организаций в области строительства.
Юрий Сергеевич активно сотрудничает с нашим журналом в качестве автора и деятельного члена редколлегии, и редакция от души поздравляет его со славным юбилеем.
Бетон вносит существенный, если не решающий, вклад в создание материальной основы современной цивилизации. Без бетона мир был бы совершенно другим. Несмотря на то, что бетон существует уже много веков, идея централизованного производства бетонной смеси и доставки ее на место применения насчитывает немногим более ста лет. Первоначально это был, используя современную терминологию, коммерческий проект. Однако по мере развития технологии бетона стало ясно, что высококачественный бетон может быть получен только в условиях стационарного производства при строгом контроле качества составляющих материалов и процессов приготовления смеси.
В монолитном исполнении, а именно для этих целей применяется главным образом готовая бетонная смесь (русский термин - товарный бетон), возводятся промышленные и жилые здания, объекты соцкультбыта, плотины, энергетические комплексы, телебашни и так далее. Самая высокая в мире телебашня возведена из монолитного бетона. Самые высокие здания на всех континентах построены с применением монолитного железобетона в сочетании со сталью, в том числе мировой рекордсмен - небоскреб в Тай- бее, высота которого со шпилем более 500 м.
После обрушения в Нью-Йорке в результате пожара стальных каркасов зданий Всемирного торгового центра 11 сентября в целом ряде проектов высотных зданий стальные каркасы были заменены на железобетонные. Согласно евростандарту EN 13501-1, все материалы разбиты на семь групп. Самые устойчивые к огню материалы отнесены к группе А1. Именно в этой группе находится бетон.
Обширной областью применения монолитного бетона являются инженерные сооружения - градирни, трубы, резервуары, защитные оболочки АЭС и т.д. Современные градирни представляют собой внушительные сооружения высотой до 150 м при диаметре основания 120 м. Резервуары для хранения воды, сжиженного газа и т.д. могут достигать объема в несколько сот тысяч кубометров.
За последние полвека бетон уверенно расширяет области своего применения в строительстве, вытесняя другие строительные материалы, прежде всего стальной прокат. Позиции на строительном рынке товарного бетона представлены в таблице.
Индустрия товарного бетона, будучи основной частью реализации практически любого строительного проекта, вызвала необходимость создания специализированных производств различного оборудования: дозаторов, смесителей, автобетоновозов, бетононасосов, различных конструкций опалубки и т.д. Современные бетононасосы позволяют подавать бетонную смесь на высоту нескольких сот метров, емкость бетоновозов достигает многих кубометров.
В области монолитного строительства установлен рад технологических рекордов. В 1988 г. фундаментная плита здания Messe Turm во Франкфурте была забетонирована за 72 ч. Объем уложенного бетона составил 17 тыс. кубометров. Бетон поставлялся с шести заводов. Для его транспортировки было задействовано 90 автобетоновозов. Темп укладки составлял 240 кубометров в час.
В 1998 г. в Лас-Вегасе при возведении фундаментной плиты гостиницы 16 тыс. кубометров бетона было уложено за 24 часа. Темп укладки составлял 670 кубометров в час. При бетонировании фундамента высотных зданий «Федерация» Московского делового центра 9,5 тыс. кубометров бетона было уложено за 39 ч. Темп укладки составил 244 кубометра в час. Следует отметить, что это был бетон класса В50. При бетонировании днищевой части нефтедобывающей платформы общая протяженность одномоментно перемещаемой скользящей опалубки достигала 2 км. Опалубка приводилась в движение синхронизированной работой одной тысячи домкратов.
Общемировой объем производства готовых смесей может быть оценен в 2 млрд. кубометров. Более половины этого объема приходится на страны Юго-Восточной Азии, прежде всего Китай, Индию и Японию.
Европейская индустрия товарного бетона насчитывает более 12 тыс. заводов с числом занятых немногим более 70 тыс. человек, т.е. численность персонала на одном заводе составляет 5-6 человек. При годовом производстве товарного бетона 340 млн. кубометров выработка на одного работника составляет около 4,9 тыс. кубометров. В денежном выражении оборот отрасли составляет 15 млрд. долларов. Несмотря на внушительный объем в денежном выражении, по сравнению с другими отраслями стройиндустрии рентабельность производства товарного бетона невысока.
Крупнейшие производители товарного бетона в Европе (млн.м3): Испания - 81, Италия - 73, Германия - 47, Россия - 40, Франция - 35, Великобритания - 22.
Товарный бетон - это местный материал. Среднее расстояние его транспортировки в Европе составляет 10-15 км.
Европейский рынок товарного бетона демонстрирует умеренный рост его производства в течение последних двух лет, примерно пропорционально росту ВВП. В Европе идет укрупнение компаний, производящих цемент и заполнители для бетона, что определяет и процесс укрупнения компаний - производителей товарного бетона. Но этот процесс, начавшийся в 2001 г., далек от завершения. Даже в таких странах, как Испания, Италия, Германия, где производится значительный объем товарного бетона, малые и средние компании представляют более 50% общего числа игроков на строительном рынке.
Отдельно стоит сказать несколько слов о странах Восточной Европы - новых членах Евросоюза. В этих странах проживает 74 млн. жителей, или 17% общего числа жителей стран ЕС, в то же время их доля в общеевропейском ВВП пока только 4%, а объем строительства - 5%. В странах Восточной Европы промышленность товарного бетона в основном приватизирована. Уровень концентрации производства в разных странах выглядит по-разному. Так, в Чешской Республике 87% объема производства товарного бетона сосредоточено в руках 7 крупных компаний, в Польше-40% принадлежат 8 компаниям, в основном связанным с крупными европейскими производителями товарного бетона, а в Румынии - только 20%. Владельцами заводов являются как производители цемента (Эстония), так и строительные компании (Сербия, Хорватия). Иными словами, рыночные структуры в этой отрасли пока в стадии становления.
Производство товарного бетона в странах Латинской Америки составляет примерно 50 млн. кубометров. Из них на Бразилию и Мексику приходится более половины этого объема. В Бразилии перспективы расширения применения бетона весьма благоприятны прежде всего в дорожном строительстве (здесь только 9% дорог отвечают стандартам) и в жилищном строительстве. Правительство этой страны разработало амбициозную программу развития жилищного строительства с целью достижения показателя 650 тыс. квартир в год. Одно рабочее место в строительном секторе создает 2,85 рабочих места в смежных отраслях. Основным материалом для реализации программы дорожного и жилищного строительства является бетон.
Весьма впечатляюще выглядит производство товарного бетона в США. Общий объем производства здесь превышает 300 млн. кубометров и, по прогнозу, возрастет к 2008 году до 340 млн. кубометров. В США в этой области насчитывается 2,5 тысячи компаний. Средняя компания имеет в своем распоряжении 11 заводов, 117 автобетоносмесителей (средний возраст автосмесителей - 7 лет). Каждый завод производит ежегодно 44 тыс. кубометров бетона, или 3115 кубометров на одного работника. Средняя стоимость одного кубометра - около 90 долларов, из них стоимость материалов составляет примерно 48 долларов. В структуре затрат на материалы на цемент приходится 47%, заполнители - 42%, добавки - 3,5%. Стоимость доставки составляет в среднем 17% от стоимости кубометра. Американская промышленность товарного бетона заинтересована в применении новейших разработок в своей области. В этих целях ассоциация производителей товарного бетона имеет специальный исследовательский фонд. Размер грантов может достигать 250 тыс. долларов, в зависимости от ценности разработки.
Строительство из монолитного железобетона в Японии обслуживают более чем 5 тыс. заводов товарного бетона средней производительностью до 1000 кубометров в день. Общий объем производства товарного бетона - около 150 млн. кубометров в год. Каждый завод имеет 10-15 бетоновозов.
Повышение качества продукции является обязательным условием завоевания рынка. Национальные ассоциации производителей товарного бетона готовят обширные подборки практических руководств для улучшения качества продукции. Так, американская ассоциация NRMCA предлагает своим членам более 30 подобных публикаций. Повышению качества продукции немало способствует применение информационных технологий для контроля свойств составляющих материалов, их дозировки, процедур перемешивания, выдачи сопроводительной документации и т.д.
Польская ассоциация производителей товарного бетона учредила награды за лучшие архитектурные проекты, осуществленные с применением монолитного железобетона, а также установила знак качества «Добры бетон» для заводов товарного бетона. В прошлом году такой знак получили 27 заводов товарного бетона, или 4% общего их числа.
Современный завод товарного бетона - это высокоавтоматизированное производство с минимальным количеством обслуживающего персонала, наличием диспетчерской службы и радиосвязи с автобетоновозами и стройплощадками. Уже применяются спутниковые системы управления, которые позволяют получать разнообразную информацию, в том числе топографическую, о местонахождении автомиксера с цветовыми выделениями его состояния: движение в загруженном состоянии, разгрузка, возвращение на завод. Сам автомиксер оборудован датчиками, фиксирующими время доставки, время простоя под разгрузкой, превышение которого дополнительно заказчиком, время начала и конца разгрузки, другая информация, в частности температура смеси и т.п.
Все более жесткими становятся требования по защите окружающей среды. За последние сорок лет в Европейском Союзе приняты десятки директив и нормативных документов по защите окружающей среды. Суть требований, содержащихся в этих документах, сводится к необходимости создания безотходных производств с замкнутым технологическим циклом. Если это невозможно, то отходы любого вида должны быть превращены в полуфабрикат для повторного использования. Если и это невозможно, то размещение отходов в окружающую среду должно вестись на платной основе с соблюдением требований по предельно допустимым концентрациям вредных веществ.
Производство бетона это локальный бизнес, и отрицательное влияние на окружающую среду проявляется только в непосредственной близости от завода товарного бетона. В основном это пылевые загрязнения и шум.
Помимо высоких строительнотехнических качеств, бетон выгодно отличается от других строительных материалов низкой энергоемкостью и экологической безопасностью для окружающей среды. А эти факторы при выборе строительных материалов для массового строительства уже в ближайшие годы будут определяющими. Производство бетона не дает вредных отходов (в отличие от производства, например, стали) и в принципе может быть полностью безотходным. Повторной переработке и использованию может быть подвергнута вода, используемая для промывки барабанов и колес автомиксеров, и возвратная бетонная смесь, остающаяся внутри барабанов. В Великобритании уже сейчас 10% всего применяемого заполнителя составляет рециклированный продукт.
Важным инструментом профессионального взаимодействия специалистов отрасли товарного бетона в развитых странах являются научно- производственные ассоциации. Все страны члены ЕС имеют свои национальные ассоциации по товарному бетону, которые представлены в ERMCO - Европейской организации по готовым бетонным смесям (European Organization on Ready Mix Concrete). Задача ERMCO отстаивать интересы компаний - производителей товарного бетона (RMC) на европейском строительном рынке, повышать привлекательность бетона как универсального материала современного строительства. В части защиты окружающей среды ERMCO разработало анкету экологического аудита заводов товарного бетона. Использование этой анкеты позволяет выявить основные источники загрязнения и принять меры по их устранению.
Необходимо сказать несколько слов о европейской системе стандартизации, в том числе в области бетона и железобетона.
Применение стандартов в странах Евросоюза - добровольное, однако есть группа стандартов, выполнение требований которых пред- полагает одновременно выполнение требований Европейских директив. Директива - это документ, содержащий требования к продукции (для строительной продукции это директива 89/106), обязательные к выполнению всеми странами ЕС.
Три организации ответственны за планирование, разработку и принятие европейских стандартов: Европейский комитет по стандартизации CEN, стандарты которого охватывают все области, кроме электротехники, за которую отвечает CENELEC, и телекоммуникаций, за которую отвечает ETSI. Между CEN и Международной организацией по стандартизации ISO заключено соглашение о сотрудничестве (Венский протокол).
Комитетом CEN, который ведет разработку стандартов по бетону и сопутствующим материалам (кроме заполнителей), является комитет ТС 104. В задачу этого комитета входит разработка стандартов на бетонные смеси и затвердевшие бетоны. Этот комитет состоит из ряда подкомитетов и рабочих групп, которые ведут разработку стандартов на изготовление и транспортировку бетонной смеси, производство бетонных работ (в том числе укладка, уплотнение и уход за бетоном), включая инспекционные и контрольные процедуры, опалубочные работы, ремонт железобетона и другие вопросы. В компетенцию этого комитета входят также стандарты на добавки в бетоны (как химические, так и минеральные) и методы их испытания.
Следует отметить, что в Европе в настоящее время 60-80% объема бетона для монолитного строительства изготовляется с добавками, а для сборного железобетона -100%. На материалы разработаны стандарты на общие технические требования и на методы испытаний.
ERMCO поддерживает тесные контакты с CEN. Ряд специалистов экотехнического комитета ERMCO работает в комитетах CEN как представители своих стран. Таким образом, в совокупности ERMCO представлено в следующих комитетах и рабочих группах CEN: ТС 51 «Цемент и строительная известь»; ТС 104 «Бетон», включая рабочие группы по методам испытаний, оценке прочности бетона в конструкции, требований к бетону, контактирующему с питьевой водой, проектированию составов с учетом долговечности, производству бетонных работ, применению золы, фибробетону и другие; ТС 154 «Заполнители»; ТС 229 «Сборный железобетон»; ТС 250 «Еврокод 01», в частности Еврокод-2, касающийся расчета железобетонных конструкций.
Вехой дальнейшего прогресса бетона как строительного материала явилось принятие европейского стандарта EN 206-1 «Бетон. Технические требования». Стандарт устанавливает рекомендации по обеспечению долговечности бетона, с учетом различных сред эксплуатации. Параметрический ряд бетонов включает наибольший класс по прочности на сжатие -115 для обычного бетона и 88 - для легкого бетона. Классы по прочности, определенные EN 206-1, являются основой расчета железобетонных конструкций по EN 1992-1-1.
Классы сред эксплуатации, указанные в EN 206-1, приведены полностью в нормах Еврокод-2 (EN 1992-1 -1) по расчету железобетонных конструкций (табл. 4.1. EN 1992- 1-1). Эти классы перекрывают широкий диапазон начиная от воздушно-сухой среды и кончая воздействием замораживания-оттаивания в сочетании с солями.
Евростандарт EN 206-1 содержит требования к бетону, производимому на стройплощадке, на заводах товарного бетона, на заводах сборного железобетона и предназначенному для изготовления монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций, в том числе с предварительным натяжением арматуры. Данный евростандарт содержит следующие разделы:
- требования к классификации сред эксплуатации;
- составляющие бетонной смеси;
- классификация характеристик бетона и железобетонных конструкций;
- требования к процедурам производственного контроля;
- критерии соответствия заявленным требованиям, а также пакет различных приложений.
Состав бетона с учетом сред эксплуатации должен быть рассчитан и подобран таким образом, чтобы обеспечить долговечность конструкций не ниже 50 лет.
Основная концепция стандарта это обеспечение поставки бетона требуемого качества как на стадии транспортировки и укладки, так и в затвердевшем виде. Положения стандарта в части управления качеством продукции основаны на подходах стандартов ИСО серии 9000 и 14000. Будучи общеевропейским стандартом, EN 206-1 позволяет решать целый ряд вопросов исходя из национальных особенностей производства.
Стандарт EN 206-1 принят в большинстве стран Европы, в том числе странами Восточной Европы. Так, в Польше этот стандарт заменил сразу 8 действовавших ранее стандартов. Этот стандарт принят за основу при разработке соответствующих стандартов серии ИСО.
Бетон, как строительный материал, за последнее время подвергся существенным прогрессивным изменениям. Смело можно говорить даже о технологической революции в этой области. Появились супер- прочные бетоны, самоуплотняющиеся бетоны, широкий спектр специальных бетонов.
Потребителя интересует, как правило, не только технологические характеристики готовых бетонных смесей. Важным фактором является его уверенность в том, что свойства бетона подходят для объекта, который он строит. Поэтому достаточно сильным рыночным ходом могла бы стать рекламная специализация производственных компаний бетонов по видам строительства, например: «бетон для фундаментов и подземных сооружений», «бетон для высотного строительства», «бетон для пролетных строений мостов» и т.д.
Классик бетоноведения Адам Невилл сказал в 1999 г. «Проектировщики знают о бетоне сейчас меньше, чем 20 лет тому назад». От проектировщика сейчас требуется обстоятельное понимание технологических и конструктивных свойств современных бетонов. Не случайно Евростандарт EN13670 «Возведение железобетонных конструкций» содержит в виде приложения обширную таблицу характеристик, параметров и требований к материалам, которые должны быть указаны в проекте на здание и сооружение из железобетона.
Россия активно идет по пути интеграции с европейской экономикой. Нет сомнения, что пересмотр и разработка новых стандартов по бетону и железобетону, в том числе таких как ГОСТ 26633, ГОСТ 10180. ГОСТ 7473, ГОСТ 18105 и других, должна вестись на базе использования международных стандартов, прежде всего стандартов CEN. Для этого есть и юридическая основа, поскольку с 1 января 2005 г. подписано соглашение о партнерстве между CEN и «Рэстехрегулирование», которое предполагает использование СЕН как основы для разработки национальных стандартов.
Имея абсолютное доминирование по объемам применения, ассоциации по цементу и бетону уступают другим организациям по строительным материалам в части маркетинговой активности. Например, Международная ассоциация по стали задействовала специальную программу по увеличению на 10% применения стали в строительстве в течение ближайших пяти лет. Такая же политика должна проводиться ERMCO совместно с другими европейскими организациями по бетону и железобетону, прежде всего с CEMBUREAU, BIBM, EFCA. Для этих целей в 2004 г. создан координационный совет из представителей этих организаций. Разработана программа развития бетона и железобетона на ближайшую перспективу.
Одной из задач является проведение совместного конгресса этих организаций. На нем безусловно пройдет обсуждение мер по усилению позиций бетона и железобетона на строительном рынке. Другими темами могли бы стать проблемы административного и технического регулирования строительной деятельности. Важными составляющими такого конгресса будут специализированные сессии по направлениям деятельности каждой из ассоциаций.
Представители других международных организаций по бетону и железобетону и их национальных комитетов также приглашаются к сотрудничеству.
Помимо таких глобальных новых мероприятий, будет продолжена практика проведения традиционных конгрессов международных организаций по бетону и железобетону. ERMCO намечает свой очередной конгресс в 2007 г. в Севилье, a BIBM - в 2008 г. в Вене. В октябре 2006 г. CEMBUREAU проведет Международный симпозиум по дорогам с цементобетонными покрытиями.
Конгресс в Севилье в 2007 г. планируется как совместный конгресс нескольких международных ассоциаций по товарному бетону: Европейской - ERMCO, Латиноамериканской - FIHP, Североамериканской - NRMCA. В конгрессе намечено участие представителей стран Азии и Австралии. Иными словами, это будет всемирное мероприятие.
Пользуясь случаем, приглашаем российских специалистов принимать самое активное участие в упомянутых мероприятиях, что послужит дальнейшему расширению профессиональных контактов в области бетона и железобетона.
Бетон и железобетон, 2005 №6