Бетон
Современный бетон состоит из цемента, заполнителей (песка и щебня), воды и, при необходимости, химических добавок. Различают тяжелый и легкий бетон, в зависимости от средней плотности. Точной границы здесь нет, но обычно тяжелым считается бетон со средней плотностью выше 1800 кг/м3. Средняя плотность тяжелого бетона на крупном заполнителе составляет 2200-2500 кг/м3, а тяжелого бетона без щебня (песчаного бетона) - 1800-2200 кг/м3.

Тяжелый бетон
Тяжелый бетон, изобретенный в Англии в конце XVIII -начале XIX века, в наше время стал хлебом строительства. Годовой объем производства изделий и сооружений из бетона и железобетона в мире достигает трех миллиардов (!) кубометров. Даже в кирпичном доме цементосодержащие материалы составляют до 40% всех стройматериалов. Поэтому техническое перевооружение предприятий, производящих изделия из бетона и железобетона, почти всегда начинается с реконструкции или замены бетоносмесительного оборудования.
Полезно развенчать несколько мифов, чтобы не повторять одни и те же ошибки.
Миф первый - кажущаяся простота бетоносмесительного оборудования. За его изготовление нередко берутся фирмы, совершенно к этому не готовые. Казалось бы, несложно смешать песок, щебень, цемент и воду. Но делать это быстро, качественно, стабильно и без ручного труда можно только с помощью автоматизированных систем. Чтобы такие системы выпускать, нужны десятилетия научного и технического поиска. Недостаточно издать красивый проспект, опубликовать рекламную статью и сделать опытный образец. Об этом свидетельствует возраст ведущих фирм - производителей бетоносмесительного оборудования: Simem S.p.A. (Италия) - 39 лет, Galetti S.p.A. (Италия) - 56 лет, Stetter GmbH (Германия) - 50 лет, Liebherr Holding GmbH (Германия) - 53 года, ОАО 345 механический завод (Россия) - 56 лет. Но и возраста недостаточно, равно как и послужного списка прошлых лет. Для того чтобы лидировать на рынке, названные фирмы ежегодно вкладывают значительные средства в модернизацию производства и поиск новых технических решений.
Современный бетоносмесительный узел - это компьютеризированная система, гарантирующая высокую точность дозирования компонентов, однородность и стабильность состава смеси и обеспечивающая самонастройку при изменении свойств заполнителей. Этим требованиям не отвечает большинство производимых в нашей стране бетоносмеси-тельных узлов, в которых до сих пор используются релейно-контактные схемы, давно забытые на Западе.
Автоматизировать бетоносмесительный узел могут только профессионалы высшей квалификации, и такие специалисты у нас есть.
Миф второй - о том, что западное бетоносмесительное оборудование всегда лучше отечественного. Это весьма распространенное заблуждение активно поддерживается не только зарубежными, но и некоторыми российскими специалистами то ли по незнанию, то ли по иным причинам. Истина состоит в том, что лучшие образцы производимых у нас бетоносмесительных узлов ни в чем не уступают не только немецким и финским, но даже итальянским аналогам.
Миф третий - о приоритете немецкого и, что уж совсем неверно, финского оборудования. На сегодняшний день это очевидная ошибка. Лучшее оборудование для строительной индустрии (и в том числе бетоносмесительное) сегодня производится на севере Италии. Причем ведущие европейские и американские фирмы широко используют итальянские комплектующие, поскольку они дешевле при безупречном качестве. Применяют их и лучшие российские заводы.
Миф четвертый - возможность и дальше существовать на уровне технических возможностей середины прошлого века. К хорошему привыкаешь, но привыкаешь и к плохому. Многие десятилетия наши заводы производили оборудование, мягко говоря, среднего уровня. И сегодня значительная часть выпускаемого оборудования не отвечает современным требованиям и не имеет сертификатов ГОССТАНДАРТА России. А рекламные материалы и публикации вводят специалистов в заблуждение. Сравнительно низкая цена посредственного оборудования должна не радовать, а настораживать.
Существуют критерии, которым должно соответствовать бетоносмесительное оборудование, чтобы ему можно было присвоить, как раньше говорили, знак качества:
• высокая степень автоматизации и в том числе - компьютерное управление технологическими процессами и компьютерный контроль за агрегатами, потреблением сырья и выпуском продукции;
• высокая точность дозирования компонентов бетонной смеси (1% для цемента или извести, воды, химических добавок и пигментов и 2% для песка и щебня);
• быстродействие смесителя при высокой однородности смеси (необходимо перемешивание во встречных потоках);
• возможность автоматической коррекции состава смеси при изменении влажности инертных заполнителей;
• широкая номенклатура производимых смесей и в том числе возможность готовить жесткие смеси с водоцементным отношением 0,30-0,35, для чего необходимо круговое впрыскивание воды в бетоносмеситель и выполнение ряда других специальных условий;
• безотказная многолетняя работа в режиме двух- или трехсменной эксплуатации.
Соответствие этим критериям дает возможность конкурировать с ведущими западными фирмами. В конечном итоге способность вести равную конкурентную борьбу с лидерами мирового рынка является главным показателем уровня фирмы и качества производимого оборудования. Это стоит немалых денег и неизбежно приводит к удорожанию оборудования. Но другого пути нет. Несоответствие указанным критериям должно лишать оборудование права присутствовать на рынке. Именно так заботятся о качестве своей продукции в Европе и Северной Америке. И это единственно верная позиция. Сиюминутная выгода от производства и покупки дешевого оборудования оборачивается его ненадежностью и низким качеством раствора и бетона, а в конечном итоге - дефектами строительных конструкций, риском обрушения зданий и сооружений и новыми дополнительными затратами на ремонт и приобретение того же несовершенного оборудования.
Сопоставим цены, по которым разные фирмы продают на российском рынке наиболее востребованное оборудование производительностью 20-30 м3/час товарного бетона или раствора. На нижней ступеньке - продукция большинства российских заводов, выпускающих бетоносмесительные узлы, не соответствующие современным критериям качества. Цена - в пределах 100 - 130 тысяч евро (с НДС).
На верхней ступеньке - бетоносмесительные узлы европейских фирм. Например, цена бетоносмесительного узла «Stetter» производительностью 20-30 м3/час - 250-300 тысяч евро (без НДС и таможенных издержек).
Среднюю (оптимальную) ступеньку занимает ОАО «345 механический завод» (г.Балашиха Московской области) - единственное российское предприятие, продукция которого полностью отвечает критериям качества, принятым в промышленно развитых странах. Цена компьютеризированного БСУ производительностью 20 - 25 м3/час товарного бетона составляет 150-170 тысяч евро (с НДС). Это на 40-50% дороже среднероссийского уровня, но в полтора - два раза дешевле аналогичного западного оборудования.
Руководителям, оснащающим свои предприятия импортным оборудованием или несовершенным оборудованием отечественного производства, уместно задать вопрос: может ли хороший хозяин напрасно тратить деньги и вправе ли он покупать самые дешевые вещи?
Опыт ОАО «345 механический завод» заслуживает изучения и популяризации в интересах всех российских строителей. До 1999 года завод принадлежал военному ведомству, производил бетоносмесительные комплексы и металлоконструкции для оборонных объектов (включая объекты на северных границах и Байконуре) и сохранил традиции дисциплины и ответственности. Так, по сигналу заказчика консультант или наладчик прибывает на объект в течение 24 часов. Сегодня завод производит:
• мобильные бетонорастворные узлы производительностью 20-25 м3/час;
• бетоносмесительные узлы с двумя бетоносмесителями производительностью 40-45 м3/час, предназначенные для производства жестких бетонных смесей;
• специализированные бетон о смесительные узлы производительностью 12-20 м3/час жесткой смеси для технологических линий, производящих бетонные и железобетонные изделия методом вибропрессования;
• бетоносмесительные узлы для производства особо прочного бетона (М800 и выше), из которого изготавливают контейнеры для хранения и захоронения радиоактивных отходов и отработанного ядерного топлива;
• комплектующие для реконструкции изношенных бетонорастворных узлов и отдельные элементы бетоносмесительного оборудования: шнеки, дозаторы, элеваторы, склады цемента и др.
На заводе действует проектно-конструкторская служба, оснащенная автоматизированными рабочими местами. Внедряется система управления качеством продукции по стандартам ISO 9000: 2000 (International Organization for Standartization). Тензодатчики и другие измерительные устройства зарегистрированы в Реестре средств измерений Госстандарта РФ.
Расскажем о наиболее востребованном виде продукции - мобильном бетоносмесительном узле МСУ-2М. Он состоит из трех блоков (дозирования, смешивания и управления) и отдельно стоящего силоса для цемента. Блоки быстро монтируются и демонтируются, что позволяет при необходимости перебазировать бетоносмесительный узел.
Инертные материалы из расходных бункеров (1) через затворы, снабженные пневматическими клапанами, выгружаются на конвейер-дозатор (2), после чего в количестве, необходимом для данной рецептуры, попадают в скиповый подъемник (3), с помощью которого доставляются в смеситель (5), Туда же через высокоточные дозаторы оригинальной конструкции (4) поступают в нужных пропорциях цемент, вода и химические добавки. Далее происходит перемешивание бетонной смеси и ее выгрузка. Процесс полностью автоматизирован. Управление и контроль осуществляются промышленным компьютером, расположенным в кабине оператора (6). Кроме того, контрольный терминал можно установить в офисе управляющей компании, даже если она находится в другом городе.
На сегодняшний день ОАО «345 механический завод» - единственное отечественное предприятие, которое производит конкурентоспособное бетоносмесительное оборудование и уверенно побеждает западных конкурентов на российском рынке. Таких предприятий в нашей стране должно быть как можно больше, и для этого необходимо популяризировать опыт лидера.
Продукция завода комплектуется автоматической системой управления на базе IBM - совместимого промышленного компьютера. Система обеспечивает:
• цифровое управление дозирующим и смесительным оборудованием, подачей сырья в расходные бункеры и выгрузкой готовой смеси;
• бъективный учет и регистрацию расхода сырья, заявок на приготовление смесей и выхода готовой продукции;
• корректировку рабочих рецептов в реальном масштабе времени в зависимости от влажности заполнителей;
• регистрацию состояния основных узлов оборудования и действий оператора.
Оператор контролирует динамику технологических процессов на цветном экране и имеет возможность в любой момент вмешаться как по сигналу компьютера, так и по собственной инициативе. Оператором может стать человек со средним образованием.
Производство жестких бетонных смесей - сложнее, чем выпуск раствора и товарного бетона. Время перемешивания: в серийных смесителях с вертикальным валом (СБ-138, СБ-146)-до четырех минут, в двухвальных смесителях (СБ-163) - две минуты, в итальянских планетарных смесителях - до полутора минут. Зная, что цикл работы бетоносмесительного комплекса на 40-50 секунд дольше времени перемешивания, легко вычислить реальный выход жесткой смеси при использовании каждого смесителя.
Для производства жесткой бетонной смеси необходимо круговое впрыскивание воды в смеситель и автоматическая коррекция рецепта при изменении влажности песка и щебня. Это не предусмотрено в российских бетоносмесителях. Поэтому их приходится дорабатывать перед установкой в бетоносмесительный узел. ОАО «345 механический завод» освоил эту операцию. Но вызывает удивление позиция заводов, которые выпускают бетоносмесители устаревшей конструкции и ничего не предпринимают для их усовершенствования.
Нормальные условия эксплуатации - залог успешной работы современного бетоносмесительного комплекса. То есть необходимо регулярно проводить профилактические работы, содержать бетоносмеситель в чистоте. Воздух от компрессора должен подаваться сухим; цемент и инертные заполнители нужно очищать от посторонних предметов и т.д. Куски металла, старые калоши и тому подобный мусор бетоносмесительное оборудование не может переработать при всем желании.
Европеец прочитает эти строки с недоумением, для него это прописные истины. Но в России элементарные правила часто не соблюдаются, и тогда от класса оборудования почти ничего не зависит.
Этим объясняется успех заводов второго эшелона. Продукция этих заводов адресована покупателю со средними материальными возможностями, который готов самостоятельно и часто ремонтировать оборудование и производить бетон среднего качества. Такой бетон, как правило, не производят и не покупают фирмы, строящие элитарное жилье и ответственные промышленные объекты. Не покупают его инофирмы, ведущие строительство в России. Тем не менее, спрос на оборудование среднего качества с неполной автоматизацией и низкой точностью дозирования существует.
Такой спрос - примета «периода выживания», из которого еще не вышла наша промышленность. Иначе не объяснишь, почему покупают бетоносмесительные узлы с электронно-релейным управлением, неточным дозированием, средней надежностью и долговечностью и т.д. По западным меркам, такое бетоносмесительное оборудование годится разве что для сельской местности.
Модернизация базы строй индустрии закономерно ведет к более жесткой конкуренции и, в том числе, к отказу от бетоносмесительного оборудования, не отвечающего современным требованиям. Но переход на более высокий уровень производства - дело не одного года. Как говорится, ветер в паруса и дай Бог удачи отечественным заводам, стремящимся соответствовать высоким требованиям нового века!

Легкий бетон
Легким называется бетон со средней плотностью от 200 до 1800 кг/м3. Различают легкие бетоны с неорганическими и органическими заполнителями. Из легких бетонов с неорганическими заполнителями наиболее известны: керамзито-бетон, шлакобетон, вермикулитобетон и ячеистый бетон. В качестве органического заполнителя чаще всего используются древесные опилки или стружки, в результате чего получается «гераклит» или «фибролит».
Разновидности легкого бетона изобретают и совершенствуют для решения двух проблем:
1) снижение материалоемкости зданий и сооружений;
2) поиск прочного и, вместе с тем, «теплого» строительного материала.
Из разновидностей легкого бетона в настоящее время наибольшее применение имеет керамзитобетон. В зависимости от объемной массы, керамзитобетон (как и другие легкие бетоны) делится на теплоизоляционный и конструкционный. При увеличении объемной массы от 800 до 1500 кг/м3 прочность керамзитобетона увеличивается, в среднем, от 100 до 300 кГ/см2. Стало быть, прочность керамзитобетона сравнима с прочностью тяжелого бетона. Это дает возможность при необходимости заменять изделия из тяжелого бетона изделиями из керамзитобетона. Такая замена особенно выгодна предприятиям, выпускающим и керамзит, и изделия сборного железобетона.
Долгие годы ячеистый бетон казался решением извечной проблемы поиска стенового материала, который в равной мере обладает высокой прочностью и низкой теплопроводностью. Эти свойства - антагонисты. Чем меньше воздуха в материале, тем он прочнее и тем легче пропускает тепло. И, напротив, чтобы сделать материал «теплым», его насыщают воздухом. Но тогда снижается прочность.
При производстве ячеистого бетона соотношение прочность - теплозащита можно целенаправленно изменять. Для этого уменьшают или увеличивают содержание песка в смеси. Когда песок отсутствует, получается пеноцемент с объемной массой 150 - 300 кГ/м3. Если цемент заменить гипсом, получим теплоизоляционный материал - пеногипс с у =30 -50 кг/м3 (заметим, что практическое изготовление термоблока с пеногипсом еще ждет своего исполнителя).
В зависимости от механизма образования пор в бетонной смеси, ячеистые бетоны делятся на две разновидности: газобетон и пенобетон. Современный вариант газобетона получается в результате реакции между известью и мелкодисперсной алюминиевой пудрой. Выделяющийся при этом водород образует поры в цементном тесте.
Для стабилизации объема, обеспечения прочности и других свойств газобетона его запаривают в автоклаве в течение 8-24 часов при температуре 150-200°С под давлением 6-10 атм. Это единственный способ стабильно получать ячеистый бетон с заданными свойствами, поскольку при естественном твердении весьма вероятны трещины, усадка и шелушение на поверхности изделий.
Ни в какой другой технологии качество не требует таких затрат. Комплект оборудования для изготовления пенобетона естественного твердения можно приобрести за 100-120 тысяч евро (производительность 20 тысяч кубометров в год). А цена современной технологической линии для производства газобетона автоклавного твердения составляет 10-14 миллионов евро (производительность до 100 тысяч кубометров в год). Перехватив эстафету у шведов, в этом секторе рынка сегодня лидирует немецкая фирма «Wehrhahn». Она имеет опыт оптимальных поставок оборудования в Россию и Казахстан (часть комплектующих изготавливается местными заводами, благодаря чему цена технологической линии снижается до 7-8 миллионов евро). В ближайшие 2 года в России вводится в эксплуатацию несколько высокопроизводительных линий ячеистого бетона.
Таким образом, нужно заплатить в десятки раз больше, чтобы производить не пенобетон, а первоклассный ячеистый бетон. Но эти затраты не всегда оправданы. После введения 3-го изменения к СНиП «Строительная теплотехника» ячеистый бетон утратил ореол универсального строительного материала. Чтобы теплозащита соответствовала новым нормам, стена из ячеистого бетона должна иметь толщину от 0,6 до 1,2 метра. Более точные цифры содержатся в таблице.
* R0 - требуемое сопротивление теплопередаче, оСм2/Вт ** расчеты выполнены специалистами ЗАО «Новый дом» (Тюмень) на основе СНиП 11-3-79 «Строительная теплотехника», СНиП 2.08.01-89 «Жилые здания», СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика», уплотность материала, кг/м3.
Тем не менее ячеистый бетон остается одним из популярных строительных материалов. Поэтому заслуживает внимания уникальный опыт разработки и изготовления дешевого оборудования для производства автоклавного ячеистого бетона на Заводе ячеистых бетонов в Набережных Челнах. Завод возглавляет Заслуженный строитель Российской Федерации Ф.М.Салимгареев - прекрасный организатор, который в трудное перестроечное время не только сохранил завод, но и открыл для него новые горизонты. Заводские специалисты своими силами создали технологическую линию, которая в миниатюре воспроизводит немецкий аналог. Получаемый газобетон по качеству не уступает производимому на дорогостоящем немецком оборудовании. Воистину не скудеет талантами наша земля!
Совершенствование легких бетонов - интересное и перспективное направление научного поиска, который ведут научные школы в разных городах страны: Белгороде (А.С.Коломацкий), Казани (В.Г.Хозин), Москве (Т.А.Ухова).

Регион	Толщина стены(мм) по современным нормам
		Кирпич	Ячеистый бетон
		у=1300	у=900	у=600
Екатеринбург	3,5	1330	931	581
Казань	3,3	1309	917	567
Москва	3,2	1281	889	553
Новосибирск	3,9	1344	987	588
Сургут	4,0	1505	1127	693