Перспективы развития новых видов бетона в РФ

Представленные ниже данные выбраны из ежегодных отчетов Европейской Организации Готовых Бетонных Смесей (European Ready Mixed Concrete Organization, ERMCO) за 2005-2013 годы. ERMCO является федерацией национальных бетонных организаций и включает в себя 21 действительного члена (Из ЕС — Австрия, Бельгия, Чехия, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Ирландия, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Словакия, Испания, Швеция, Великобритания; плюс Израиль, Норвегия, Швейцария и Турция), 3 ассоциированных члена (ассоциации Южной Америки, США и Индии) и 1 член-корреспондент (Россия, представлена НИИЖБ).

Исследование по бетонным отраслям государств в целом

В этих исследованиях принимают приведены данные как по членам ERMCO, так и по прочим производителям бетона в этих странах.

Объем производства бетона, млн. м3

* — ориентировочные данные.

• К сожалению, на маленьких экранах диаграммы могут отображаться некорректно.

Мировым лидером по производству бетона является Китай — еще в 2006 г. объем производства составлял 430 млн. м3, и с тех пор только увеличивался.

Россия занимает 3-е с конца место по выработке бетона на душу населения. В результате последних лет на дно рейтинга опустилась Португалия, сместив оттуда Великобританию.

Классы бетона

В исследовании приведены данные по популярности различных классов смесей в различных странах, но с учетом очень большого несовпадения данных в исследованиях за 2010 и 2011 год возникает подозрение недостоверности приведенных в них данных.

Подвижность бетона

Подвижности в исследовании разделены также на 4 группы: низкие (П1), средние (П2-П3), высокие (от П4) и сверхвысокие (самоуплотняющийся бетон).

• Подвижность П1 распространена слабо, среди всех стран наиболее популярны там же, где и низкие марки: Чехии (по 21%) и Ирландии (по 17%). Можно сделать вывод, что в этих странах наибольшая доля дорожного строительства (низкий класс и низкая подвижность) в общем объеме производимого бетона. В Словакии доля бетона П1 снизилась в 3 раза с 18% до 6%, а доля низких марок осталась на уровне 17%.
• Средняя подвижность (П2, П3) — наиболее популярная в большинстве государств (55% в среднем по всем странам), среди лидеров производства — в Германии (77%) и Франции (69%).
• Высокая подвижность (П4, П5) распространена в Израиле (95%), Испании (92%), Италии (88%), Турции (58%). В качестве данных по России НИИЖБ предоставил цифру в 80% заливок с применением смеси подвижностей П4 и П5,
• Высокая доля самоуплотняющегося бетона (СУБ) — в Дании (30%). В остальных странах он распространен мало: по 4% — в Норвегии и Японии, в остальных странах — менее 3% (данные по Швеции, где доля СУБ составляла 7%, не приводятся),
• Данных по США в исследовании не приведено.

• К сожалению, на маленьких экранах диаграммы могут отображаться некорректно.

• К сожалению, на маленьких экранах диаграммы могут отображаться некорректно.

Из истории изобретения бетона

Само слово «бетон» французского происхождения, оно стало впервые употребляться в XVIII веке во Франции. До этого водно-цементный раствор именовался по-разному. Литая кладка с каменным наполнителем называлась греческим словом «эмплектон». Древние римляне называли бетон «rudus». При обозначении таких понятий, как раствор для устройства фундаментов и стен, употреблялось словосочетание «оpus caementum». Именно под таким названием и стал известен римский бетон. Самый первый бетон, обнаруженный археологами, относится к 5600 г. до н. э. Он был найден в поселке Лапински Вир на территории бывшей Югославии, в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетонный раствор для этого пола приготовлен с использованием гравия и местной красноватой извести. В Египте в гробнице Теве обнаружен бетон, датируемый 950 г. до н. э. Кроме этого, бетон использовали при строительстве галерей египетских пирамид и монолитного свода пирамиды Нима. В Древнем Риме бетон использовался в качестве строительного материала около IV в. до н. э. Материал получил название «римский бетон» и применялся примерно на протяжении 7 в. С тех пор прошли столетия, однако сооружения, построенные из римского бетона, сохранились до наших дней. Некоторые из них, например римский Пантеон, пережили несколько довольно крупных землетрясений. Фундаментные работы в древнем Риме значительно облегчало то обстоятельство, что вулканическая почва в его окрестностях довольно долго оставалась плотной, что позволяло применять для строительства фундаментов самую обычную дощатую опалубку. Исследования древних поселений показали, что для строительства применяли два вида бетона – искусственный и природный. Природный делали из камней, образовавшихся из обломочных частиц горных пород и связанных между собой различными минеральными веществами, например известью, гипсом или кальцитом. К природному бетону относят брекчию, конгломерат и песчаник. Когда человек придумал искусственный бетон, те же самые камни стали связывать между собой другими веществами – гипсом, глиной. Самый простой вид бетона – глинобетон, состоящий из твердого камневидного материала из смеси глины с песком и соломой. Он приобретает достаточную прочность после просушки на солнце. Гипсобетоном называют бетон, изготовленный на гипсовых вяжущих, получаемых на основе полуводного или безводного сульфата кальция. Искусственные бетоны в древности не получили широкого распространения, поскольку не обладали достаточной прочностью: глина, известь и гипс размокали под водой, и строение разрушалось. Именно поэтому античные строители предпочитали использовать природные материалы. Но попытки создания искусственного вяжущего материала продолжались. Древние римляне заметили, что известь, смешанная с так называемыми пуццолановыми (название произошло от местности Пуцциуоли неподалеку от Неаполя) добавками, напротив, приобретала еще большую твердость от воздействия воды. Известь такого типа получила название гидравлической. О. Шуатре, известный историк архитектуры, сумел реконструировать процесс укладки каменного бетона. Для приготовления раствора известь смешивали с пуццолановыми добавками. Затем между двумя облицовочными стенами укладывали толстый слой раствора, сверху выкладывали измельченный щебень с размером зерен до 8 см. На следующем этапе раствор трамбовали до тех пор, пока он не заполнял все промежутки между щебнем. Открытие римлянами свойств пуццолановых добавок улучшило качество римского бетона, что не могло не способствовать его дальнейшему распространению. Во II в. н. э. римляне разработали и стали использовать новые виды вяжущих веществ, например романцемент, позволивший в большей степени улучшить физико-механические характеристики строящихся бетонных сооружений. После падения Рима многие секреты древних зодчих были утрачены. Спустя столетия английский архитектор Джон Смит обратил внимание на то, что под действием воды негашеная известь в смеси с глиной затвердевает. Он добавил к этому составу песок и каменный шлак и получил довольно прочное вещество, которое использовал при строительстве фундамента под Эддистонский маяк. Так же давно стали известны человеку и свойства вяжущих веществ – глины и жирной земли, которые приобретали относительную прочность после смешивания с водой. Однако достаточную прочность они не давали. Именно поэтому в Китае, Индии и Египте примерно за 3 тысячи лет до н. э. посредством термической обработки исходных материалов были разработаны искусственные вяжущие – гипс и известь. В 60-х годах XIX в. французский садовник Жозеф Монье придумал самые прочные в мире кадки для деревьев из железобетона. Он просто свернул металлическую сетку и залил ее бетонным раствором. В то время Монье даже и не подозревал, что в ближайшем будущем его изобретение станет главным материалом для строительства большинства зданий, особенно высотных. Прошли века, бетон стали использовать и в других, казалось бы далеких от строительства, отраслях – таких, например, как судостроение (в первой половине XX в. было построено множество речных и морских судов с применением железобетона), авиация (изготовление крыльев и фюзеляжей самолетов), железнодорожный транспорт (железнодорожные вагоны и рамы цистерн). Американцы пошли еще дальше: они предложили построить на Луне бетонный завод с системой специализированных складов. Для этого предполагалось доставлять с Земли бетон и другие необходимые строительные материалы, а саму доставку осуществлять с помощью специализированных транспортных кораблей.

Исследование по странам по данным о членах ERMCO

Автобетоносмесители (АБС)

• «Своими» миксерами доставляют чаще всего в США (~98%), Дании (86%), Турции (~70%),
• Наемные АБС используются в большинстве ведущих стран-производителей: Франции (83%), Великобритании (80%), Германии (72%), Италии (67%) — в этих странах с годами процент такого типа доставки увеличивается,
• Самовывоз широко практикуется в Бельгии (26%) и Чехии (21%).

• К сожалению, на маленьких экранах диаграммы могут отображаться некорректно.

Данные по объему автобетоносмесителей также неправдоподобно сильно различаются в исследованиях различных годов, поэтому эти данные здесь не приводятся.

Использование бетононасосов

47% заливок участников ERMCO производится с применением бетононасосов. Наибольшую долю они составляют в Финляндии (76%), Турции и Норвегии (по 75%). С учетом того, что поставки бетона подвижности П4 и выше в этих странах составляют 45% (Турция), 48% (Финляндия) и 95% (Норвегия), видно, что далеко не все заливки с помощью насоса проходят с бетоном П4. По числу насосов у членов ассоциаций лидируют Япония (9617), США (7500), Турция (3300), Италия (2300), Франция (1800), Германия (1602).

• К сожалению, на маленьких экранах диаграммы могут отображаться некорректно.

Оригинал исследования

Портал о цементе и бетоне.

История появления бетона
Трудно точно сказать, где и когда появился
бетон
, так как начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем сегодня, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития.

Наиболее ранний бетон

, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н. э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапенски Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести, доставлявшейся вверх по течению реки более чем за 400 км от места добычи.

История бетона неразрывно связана с историей цемента. Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлись глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность. Использование глины в строительстве восходит приблизительно к 10 тысячелетию до н. э. На основе глины и жирной земли приготавливались смеси типа растворов и бетонов

, которые в те Далекие времена широко применялись при строительстве самых различных построек и сооружений; начиная от простейших глинобитных (землебитных) домов до громадных храмов — зиккуратов. Римский писатель и ученый Плиний Старший (23—79 гг. н. э.) в «Естественной истории» с восхищением пишет о виденлых им в Африке и Испании «формованных» стенах таких построек. «…Веками стоят они, не разрушаемые ни дождем, ни огнем, более прочные, чем сделанные из бутового камня… В Испании,— пишет он,— до сего дня стоят сторожевые вышки и башни Ганнибала из глины, построенные на вершинах гор». Плиний недаром называл такие стены «формованными», так как они, действительно, изготавливались путем трамбования (формования) влажного грунта или глины с камнем, уложенных между деревянными щитами опалубки, и в этом смысле являлись прообразом современных монолитных бетонных стен. По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Считается, что более чем за 3 тыс. лет до н. э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее — известь, которые получали посредством умеренной термической обработки исходного сырья. Вместе с производством вяжущих расширялось применение растворов и бетонов. Вероятно, первыми шагами в освоении бетона было помимо полов сооружение траншей для фундаментов зданий, которые заполнялись галькой или обломками битого камня, затем заливались раствором глины, битума или извести с песком и превращались со временем в плотную и относительно прочную массу.

Отдельные примеры связывания мелких камней растворами или использование раствора с крупным заполнителем были известны в глубокой древности у египтян, вавилонян, финикийцев и карфагенян. Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве), датируется 1950 г. до н. э. По сведениям Плиния Старшего, бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до нашей эры. Одним из первых начали применять бетон

народы, населяющие Индию и Китай. Великая китайская страна, строительство которой было начато в 214 г. до н. э., сооружена в основном из бетона. Приготовление бетона и формование из него стен состояло в следующем. Вначале одна часть известкового теста тщательно перемешивалась с двумя частями песка и гравия или песка, строительного мусора и земли. Полученная сухая (очень жесткая) бетонная сместь с небольшим содержанием воды укладывалась слоями толщиной около 12 см между деревянными щитами опалубки и усиленно уплотнялась деревянными трамбовками. После такого уплотнения поверхность каждого слоя слегка увлажнялась водой и на него укладывался следующий бетонный слой. Процесс повторялся до полного возведения стены. Такой метод строительства довольно широко применялся в Китае еще в 20-х годах нашего века при строительстве домов, школ, бань и пагод. Народы, жившие на островах Эгейского моря и в Малой Азии, начиная с VII—VI вв. до н. э. применяли растворы на жирной извести с гидравлическими добавками при строительстве отдельных зданий и гидротехнических сооружений. В Индии Уже в наше время в храмах и дворцах знати были обнаружены хорошо сохранившиеся бетонные «набивные» полы (IV—V вв. До н. э.). Искусство производства бетона постепенно распространялось в Восточном Средиземноморье и примерно к 500 г. до н. э. достигло Древней Греции, где для покрытия стен, в том числе из необожженного кирпича, использовался мелкозернистый известковый бетон. Таким образом были отделаны дворцы царей Креза (560—546 гг. до н. э.) и Атталы. Впоследствии бетон стал применяться в виде бутовой кладки. Пространство между двумя рядами каменной стены заполнялось крупными камнями, а затем заливалось известковым раствором. Витрувий в своем трактате довольно подробно описал несколько видов такой кладки.

Можно предположить, что римские бетонные стены и другие подобные конструкции развились как раз из греческой бутовой кладки путем постепенного расширения бутобетонного ядра за счет уменьшения толщины каменных стен, которые из главного элемента кладки постепенно превратились в тонкую оболочку, играющую уже подсобную, второстепенную роль. Заметное применение бетона на территории древнеримского государства началось примерно с конца IV в. до н. э. и продолжалось около 700 лет. За это время в его развитии, как в живом организме, можно проследить четыре важных этапа: рождение, быстрый рост, зрелость и гибель этого материала.

Так, зарождение бетона, т. е. медленное и постепенное внедрение его в римскую строительную практику, длилось более двух столетий (до I в. до н. э.). Второй этап, продолжавшийся до II в. н. э., сопровождался ускоренным ростом и широким распространением объемов бетонного строительства по всей Римской империи и прилегающим к ней странам. На третьем этапе (в период так называемой зрелости) бетон развивался не так стремительно, но с заметным улучшением свойств, технологии изготовления и принятия новых конструктивных решений. Это был этап качественного роста и развития больших потенциальных возможностей, который продолжался с начала II в. и примерно до середины III в. н. э. Наконец, заключительный, четвертый этап, продолжался менее ста лет и закончился в начале IV века н. э. Указанное деление эволюционного развития римского бетона на отдельные этапы довольно условно, но позволяет схематично показать весь путь, который прошел этот материал за семь веков своего существования.

Условные обозначения

Для удобства каждая из перечисленных характеристик имеет свое буквенное и цифровое обозначение.

Буква «М» означает прочность и говорит о средних технических свойствах материала. Следующее за ней число указывает максимальную нагрузку, которую состав выдерживает. Измеряется в кгс/см2. Диапазон значений: от 50 до 1000. Означает маркубетона.

Буква «В» и цифра от 3,5 до 80 указывают уровень на максимального сжатие на прочность, которое выдержит бетонная конструкция. Единицы измерения показателя: МПа (мегапаскали). Означает класс бетона.

Буква «W» вместе с показателем от 2 до 20 определяют максимальное допустимое давление воды. Измеряется в мегапаскалях (МПа).

Обозначение «F» и число от 50 до 300 говорят о морозостойкости, т.е. допустимое количестве циклов заморозки/разморозки.

По удобству укладки присваивается обозначение «С» (сверхжесткий), «Ж» (жесткий) или «П» (подвижный).

Бетон не нужен. ГК «Эталон» приостановила работу своего завода ЖБИ

18409

Наталья Бурковская, Павел Никифоров

Активнее всего в этом отношении ведет себя бетонная отрасль. По подсчетам аналитиков Независимой инвестиционно–консалтинговой компании в промышленности строительных материалов России и стран СНГ (СМ ПРО), производство товарного бетона в РФ с начала года выросло на 9,1% к аналогичному периоду прошлого года и составило 13,6 млн м3.

По данным городского комитета по строительству, в первом полугодии в Петербурге сдано почти 595 тыс. м2 жилья, что на 38% меньше прошлогодних показателей. Если же сравнивать с соответствующим периодом 2020 года, то разница будет еще существеннее — объем ввода сократился почти в 3 раза. «Однако потребление товарного бетона в сегменте жилищного строительства за полгода выросло на 10–12%», — говорит генеральный директор консалтинговой группы «Решение» Александр Батушанский. Он отмечает, что только на строительство каркасов зданий, без учета благоустройства, в год уходит около 2,8 млн м3 товарного бетона и растворов. «Этот сегмент продемонстрировал в этом году прирост 8%».

В Петербурге на сегодняшний день насчитывается 59 производителей товарного бетона — от крупных заводов до мобильных бетоносмесительных узлов. Пять лет назад их число был почти в 3 раза больше.

Среди известных игроков рынка ГК «Беатон», (ООО «Адамант СПб»), «ЛенБетон», , «Главбетон» и др.

Один из ведущих игроков рынка «Группа ЛСР» в опубликованных результатах операционной деятельности за первое полугодие наряду с ростом стоимости заключенных новых контрактов и средней цены реализованной недвижимости отмечает сокращение производства товарного бетона в I квартале текущего года. При этом показатели за первое полугодие в целом демонстрируют рост: выпущено на 4% больше товарного бетона, чем годом ранее: 557 тыс. м3 против 537 тыс. м3.

Цена на бетон также поступательно растет каждый месяц, впрочем, как и все остальные цены в России. «По нашим наблюдениям, инфляция составляет не менее 20%, а не те 6%, о которых говорят в телевизоре», — сетуют строители.

Цифровая стройка. Как технологии цифрового моделирования помогут строителям Новые технологии

На землях, некогда принадлежавших Древнему Риму, найдено множество отлично сохранившихся построек из монолитного бетона. Римляне столь искусно владели этой технологией, что выводили из бетона не только массивные блоки, но и колонны, стены, своды и даже купола.

Способ возведения подобных куполов, между прочим, до сих пор вызывает у учёных множество вопросов. Из бетона выстроен и Рынок Траяна (2 в. н. э.) – многоэтажный древнеримский торговый комплекс, неплохо сохранившийся до наших дней.

Или вот, скажем, Колизей (конец 1 в. н. э.) – один из величайших цирков Древнего Рима. Возведённый из бетона и облицованный поверх мрамором и кирпичом, после падения Рима он столетиями использовался как крепость – и простоял практически целеньким до середины 14 века, когда сильное землетрясение, наконец, его заметно повредило. Предприимчивые горожане растащили обломки и обколупали облицовку: из колизейского камня построено немало известных зданий более позднего Рима. Но основная конструкция сохранилась, потому что залитый в опалубку монолитный бетон попробуй-ка, разбери на куски!

Но на самом деле, как и многое другое, идею бетона (смеси цемента с наполнителем из мелких камней) и самого цемента древние римляне заимствовали у ещё более древних греков. Известен, например, неплохо сохранившийся водопроводный резервуар в древнегреческом городе Мегара, конструкции которого были обмазаны слоем материала, уже очень похожего на цемент.

И самое главное – покопавшись в этом цементе, мы уже можем обнаружить тот самый таинственный ингредиент, который впоследствии сделал древнеримские постройки настолько крепкими. В состав греческого цемента входил вулканический пепел, имеющий в наши дни своё особое название — «пуццолан». Добывали его тогда в холмах у города Путеолы (сейчас – Поццуоли) в районе вулкана Везувий.

В Древнем Риме бетон с вулканическим пеплом начали использовать примерно со 2 века до н. э., и весьма успешно. В состав смесей входили известь, пуццолан, вулканический туф, пемза, песок и камни. Древние римляне называли свой материал rudus (лат.) или emplekton (греч.), а связующий раствор — оpus caementum(французское слово «бетон» вошло в обиход только в 18 веке).

Несколько лет назад американские учёные прицельно исследовали древнеримский оpus caementum, сравнили с современным составом и выяснили, в чём секрет. Оказывается, пуццолан содержит много силиката алюминия (спойлер: а современный бетон – нет!). Морская вода, на которой замешивали бетон, вызывала в растворе горячую химическую реакцию – здесь мы опустим долгие химические подробности – но в итоге внутри смеси образовывался особый минерал под названием алюминий-тоберморит, придававший бетону особую прочность.

Особенно интересно наблюдать этот химический процесс на морских постройках. Например, вот созданная при помощи римских строительных технологий гавань Ирода Великого в Кесарии (1 век до н.э.) – порт и комплекс защитных морских сооружений, материал которых стал предметом исследования. Бетонные молы и пирсы Кесарии почти две тысячи лет непрерывно омывались морскими волнами, частично уходя под воду. Реакция шла и шла, образование Al-тоберморита в бетонном монолите неторопливо продолжалось годами, десятками, сотнями лет… Может быть, идёт и сейчас. Бетон портовых сооружений становился всё прочнее, и теперь только наши далёкие потомки смогут сказать, сколько ещё тысячелетий простоят эти руины.

Римские строители знали множество способов применения бетона, однако ими же была введена и стандартизация состава бетонных смесей – римляне, со свойственной им педантичностью, нормировали множество технологий, что сделало многие достижения римской цивилизации весьма долговечными, но это отдельная интересная история.

Так вот, благодаря удачному химическому составу и соблюдению нормативов древнеримский бетон оказался более прочным и надёжным, чем современный. Прочность бетона в зданиях, построенных в наши дни, рассчитана примерно на 100-120 лет. А вот римские постройки уже продержались две тысячи лет – и переживут ещё нас с вами!

© Екатерина Ливанова

просмотров всего 217 , просмотров сегодня 1

Когда изобрели бетон?

Люди научились делать его очень давно. Некоторые египтологи предполагают, что большая часть огромных пирамид — не что иное, как искусственный камень, древнейший бетон в истории человечества. Пирамиды Древнего Египта, огромные величественные сооружения Древнего Рима и колоссальные небоскребы из стекла и бетона создавались из одного материала. Сколько его произвели за все времена? Миллиарды тонн? Триллионы тонн?

Скажу сразу, что, хотя современные небоскребы и зовут «колоссами из стекла и бетона», их силовой каркас создают из стали. А уж потом заливают полы и стены бетоном и украшают все это стеклом. Все равно бетон, в том или ином виде, абсолютно необходимая часть современного строительства. И это верно уже много десятилетий, чтобы не сказать — веков.

Рецепт первого бетона был открыт 5−6 тысяч лет назад, когда люди обнаружили, что если сильно обжечь некоторые горные породы, смолоть их в пыль, а потом перемешать с гравием и добавить нужное количество воды, то получается вязкая масса, которая высыхает на воздухе за несколько дней, после чего получается искусственный камень. Если его залить в форму, пока он не застыл, сразу же после добавления воды и хорошего перемешивания, то получается камень нужной формы или хороший кусок стены.

Легендарный Лабиринт Древнего Египта имел бетонные стены, отлитые за 3600 лет до н.э. Из бетона сделаны древнейшие сооружения Мексики, некоторые части Великой Китайской стены, древнеримский Пантеон…

Пантеон в Риме, Италия Фото: Depositphotos

В Древнем Риме использовался т.н. цемент-пуццолана. Залежи вяжущего вещества в Древнем Риме добывали на холмах рядом с Везувием, возле местечка Путеола. У нас слово перевели как пуццолана, хотя сами итальянцы называют его поццолана.

Лирическое отступление в тему. Полагаете, разница между puzzo и pozzo — всего одна буква? Итальянский язык очень многолик. Слова pazzo, pezzo, puzzo и pozzo (паццо-пеццо-пуццо и поццо) отличаются всего одной буквой, но имеют совершенно различный смысл, ибо переводятся (последовательно) как — сумасшедший, кусочек, вонь и колодец. Велик и могуч итальянский язык!

Но вернемся к бетонам.

Из этого бетона-пуццолана были построены многие акведуки в Римской империи, в городах многоэтажные дома для плебса делали из бетона. Не надо вырубать в каменоломне камень и везти его за десятки или сотни километров к месту стройки. Привезти цемента-поццоланы и мелких камней, залить водой из реки, размешать как следует — и залить в форму. Через несколько дней очередная часть стены уже готова. За несколько веков на территории Империи было построено множество объектов с применением бетона-пуццоланы.

Когда Империя погибла, многие открытия оказались забыты на века. О бетоне вспомнили в XVII веке. В Англии тогда активно расширяли разнообразные портовые сооружения. И водостойкий цемент оказался очень полезен. В Англии обжигали известняк с примесями глины и получали водоустойчивую вяжущую составляющую. Такой бетон твердел, даже будучи погруженным в воду.

Известковый каменный карьер на острове Портленд, Англия Фото: Wilson44691, ru.wikipedia.org

Век XIX был началом эпохи цемента. По всему миру строились заводы, во многих городах строились дома. Изобретались разнообразные виды цементов, был придуман железобетон — и началось…

Строительство стало намного технологичнее. Не надо выламывать в каменоломнях камни, которые потом надо обтесать, придав правильную форму, привезти их, возможно, за многие десятки километров от каменоломни на место строительства. Вместо этого можно использовать искусственный камень, затвердевающий прямо на своем месте в стене.

Или просто стена этажа, залитая за один раз, затвердевшая за сутки-двое, позволяющая через несколько дней разместить на только что созданном этаже оборудование, которое позволит залить следующий этаж. И так — этаж за этажом, неделя за неделей, растут железобетонные здания. Знай только, подвози машинами цемент, гравий, а воду можно взять в водопроводе.

М. С. Сарьян, «Рабочий поселок и цементный завод в Давалу» Фото: artchive.ru

С начала 60-х годов СССР занимал по производству цемента первое место в мире. Сейчас Россия находится на 5 месте. А на первом месте по производству цемента находится Китай.

В наше время созданы десятки различных видов цементов.

Есть цементы, которые очень быстро схватываются и твердеют.

Есть цементы, которые водонепронецаемы и даже обладают свойствами водооталкивания.

Если цементы, устойчивые к сильно минерализованным водам.

Алсфальтоцемент покрывает улицы, дома на которых сделаны из бетона.

Пломба на зубе — цемент!

При повреждении подводной части корабля в море аварийная команда ставит на пробоину цементный пластырь, который останавливает течь, и бетонная заплатка позволяет кораблю пройти по морю большое расстояние, дойти до порта, где пробоину необходимо будет заварить.

Даже у писателей-фантастов, в далеком будущем, роботы-ремонтники ремонтируют поврежденные паропроводы или пробитую метеоритами обшивку корабля ничем иным, как «пластоцементом».

Серый порошок, вездесущий и все пачкающий при ремонте или при строительстве — незаметный, не знаменитый и незаменимый.

Может быть, нашу эпоху стоит назвать эпохой цемента. Как бы мы обходились, если бы его не было?

Что еще почитать по теме?

Изумруды и «искусственные» изумруды. Алмазы и «искусственные» алмазы. Что дороже? Когда изобрели асфальт? Зачем штампуют бетон?

Теги: искусственный камень, бетон, история изобретения

Перспективы развития новых видов бетона в РФ

С самого начала изобретения бетон становится одним из основных строительных материалов, используемых в строительстве. Эжен Фрисинне, изобретя его, дал толчок развитию науки бетоноведения, которая развивается и по сей день. Являясь по истине главным строительным материалом XX века, бетон, а тем более его разновидность — железобетон, благодаря уникальным свойствам занимает лидирующую позицию на строительном рынке и постоянно расширяет свое присутствие в различных видах строительных конструкций. Благодаря своим свойствам он в состоянии заменить во многих конструкциях собой не только дорогой металл, но также и другие материалы.

Например, для производства одной тонны стали необходимо переработать 20 тонн первичных ресурсов, из них 19 тонн — в виде отходов — возвращается в окружающую среду. В свою очередь производство бетона может быть полностью безотходным, а в большинстве случаев служить способом утилизации отходов других отраслей. При этом исследования показали, что некоторые экологически опасные промышленные отходы в бетоне нейтрализуются, что является немаловажным обстоятельством [2].

Во всем мире именно наука о бетоне переживает инновационный импульс. Изначально бетон представлял собой пятикомпонентную систему. Постепенно она превратилась в 6-компонентную: цемент, наполнители (песок и щебень), вода, добавки и воздух. Нам требуется контролировать все параметры, а особенно — две стихии: воздух и воду. За каждым из вышеперечисленных компонентов стоят целые отрасли. Являясь композитом, бетон вобрал и вбирает из каждой из этих отраслей что-то новое и инновационное по мере их развития. Понятно, если отрасли не развиваются, то проигрывает и конечный продукт — бетон.

В настоящее время на строительных площадках мира используется порядка 5 млрд куб. м как товарного бетона, так и железобетона, и данные объемы растут постоянно. В данный момент времени рынок испытывает некоторую стагнацию. Прежде всего это связано с экономическим кризисом. Тем не менее бетон остается лидером использования, и это связано с его доступностью как материала и наличием целого ряда факторов: — хорошие физико-механические свойства, которые удовлетворяют как конструкционный материал при строительстве самых разнообразных зданий и сооружений — от гражданского назначения до плотин и гидротехнических сооружений; — неограниченные архитектурные возможности, особенно в последнее время, с появлением самоуплотняющихся бетонов и бетонов с новыми видами армирования; — в качестве сырья для приготовления бетонов могут использоваться материалы вторичного происхождения и рециклинга, также могут использоваться материалы местного, локального производства; — достаточно низкая энергоемкость исходных материалов, что касается как новой технологии производства цемента, так и общей технологии производства в целом; — высокие эколого-экономические показатели производства и применения бетона и железобетона (по сравнению с другими взаимозаменяемыми материалами).

Благодаря всем перечисленным преимуществам именно бетон, с точки зрения долговечности и эксплуатационной надежности, должен заменить нам природный камень, дерево и сталь.

Для этого нужны не только благоприятные условия эксплуатации, но также и правильное использование определенных видов бетонов в соответствующих конструкциях, и тогда бетон будет служить нам вечно.

Вышесказанное доказывает и то, что в прошлом, ХХ веке, только в России было использовано более 21 млрд куб. м бетона и железобетона. На его производство ушло более 70% всего выпущенного цемента и 30% нерудных строительных материалов.

В стоимостном выражении на бетон и железобетон приходится около 60% от стоимости всех применяемых в строительстве материалов. В этой отрасли занято примерно 400 тыс. работников, а доля продукции составляет 2% от общего валового продукта Российской Федерации (вся промышленность стройматериалов — 3%).Таким образом, эффективность функционирования отрасли производства бетона и железобетона в значительной мере определяет уровень всей промышленности стройматериалов [1].

В сегодняшней ситуации налицо отставание данной отрасли, как и страны в целом, от развитых стран на 30 лет. Российское бетоноведение в настоящее время находится на низком, слабом уровне. Только за счет старых данных, знаний наших корифеев и энтузиастов мы имеем многие решения и изобретения. К сожалению, к вопросам производства и изготовления бетона пытаются прикоснуться и некомпетентные люди, действия которых вызывают определенные сомнения, но, тем не менее, даже у них можно найти здравое зерно, способное послужить прогрессу.

Тем не менее, в нашей стране по уровню технических и экономических показателей в ближайшее время именно бетон и железобетон по-прежнему останутся основными конструкционными материалами, занимая приоритетные места в общей структуре мирового производства строительной продукции. Дальнейшее использование бетона и железобетона позволит возводить долговечные, грандиозные и уникальные объекты и сооружения. По мнению специалистов, железобетон сохранит свою лидирующую роль в строительстве и в текущем столетии.

К сожалению, именно к качеству бетона у нас и возникает ряд многочисленных вопросов. По моему субъективному мнению, надо наладить просто правильное производство товарного бетона. В так называемые «жирные», «углеводородные» годы, у нас расплодилось множество бетонных заводов. Качество их продукции можно было постоянно подвергать сомнению, в производимом ими бетоне было трудно найти то щебень, то цемент… Именно в девяностые годы, когда наша цементная промышленность перешла на рыночные условия, должны были бы упасть цены, ужесточиться конкуренция, вырасти качество, однако все это стало иметь обратный эффект. В некоторых регионах произошла узурпация рынка, а качество отечественных цементов сильно уступает качеству цементов, производимых в Германии и Финляндии, так сказать, технологически развитых странах.

Принципиально все параметры срока службы и долговечности бетонов закладываются на первом технологическом этапе изготовления. Как подобран состав, соблюдены ли все нормы подготовки и хранения инертных материалов и цемента — все это, в конечном счете, окажет влияние на конечный продукт.

Громкие заявления некоторых собственников о перевооружении оказались фарсом, тут и кризис подоспел. Не хочу сказать, что вообще ничего не делается, но, может, ощущается нехватка инвестиций, может, идут долгие согласования, но мы действительно сильно отстали в данной отрасли. Но некоторые предприниматели верят в светлое будущее и продолжают инвестиции в строительство новых заводов, несмотря на сложную экономическую ситуацию.

В настоящее время в России преобладает энергоемкий «мокрый» способ производства, доля которого в выпуске цементного клинкера составляет 87%, а в производстве цемента — 85,6%. Данный вид производства не позволяет нам производить именно тот новый сегмент бетонов, который будет отвечать всем современным требованиям как высотного, так и простого строительства.

В цементной промышленности США доля «мокрого» производства составляет около 40%, а в Германии, Испании, Италии, Японии и других странах с развитой цементной промышленностью производство осуществляется исключительно энергосберегающим «сухим» способом, при котором удельный расход топлива составляет 100–115 кг у. т. на тонну клинкера, в то время как использование «мокрого» способа на российских предприятиях требует 218,7 кг у. т. на тонну клинкера. Согласитесь, в условиях роста цен на энергоносители и в преддверии вхождения России в ВТО это достаточно актуально.

Ранее цементные предприятия испытывали большие трудности в связи со значительными сезонными колебаниями в объеме поставок цемента потребителям. Благодаря смягчению климата и глобальному потеплению, а также применению современных технологий производства сбыт цемента в осенне-зимний период фактически не сокращается, а, наоборот, в некоторых регионах даже увеличивается, хотя в прежние годы наблюдалось сезонное сокращение потребления в 2–3 раза.

Многие российские производства действительно сильно устарели, из-за постоянного спроса даже они не могут своевременно производить профилактические работы по своевременному ремонту, не говоря о тотальной модернизации.

Ярким примером может служить остановка на профилактические работы завода в г. Пикалево Ленинградской области в летний период (в 2006 г.). Производители бетона фактически задохнулись от нехватки цемента. Крупнейшие предприятия строительной отрасли Петербурга стали отпускать бетон «в час по чайной ложке», объемы резко упали, цены поползли вверх. Активизировались мелкие производители бетонов. Благо, в последнее время рынок стал насыщаться новыми растворными узлами. Но, простите, качество производимых ими бетонов иногда просто не соответствовало не то что визуальному контролю, а просто не входило ни в какие рамки. И возникает вопрос: насколько будут долговечны возведенные конструкции из такого бетона?

Решение этой проблемы требует государственной поддержки. Перспективное развитие цементной промышленности должно планироваться по таким основным направлениям, как: — техническое перевооружение и реконструкция заводов с целью обновления основных фондов, доведение доли «сухого» способа производства цемента до 80–85%; — разработка и внедрение высокоэффективных энергосберегающих технологий, удовлетворение потребностей строительного комплекса в ассортименте и строительно-технических свойствах цемента; — широкое вовлечение в хозяйственный оборот отходов производства смежных отраслей промышленности; — подготовка и повышение квалификации производственных и научных кадров; — уменьшение вредных выбросов в атмосферу и улучшение условий труда; — укрепление экспортного потенциала; — подготовка предприятий к переходу на использование в качестве топлива угля и содержащих топливо отходов промышленности; — переоснащение машиностроительной базы страны и организация массового выпуска цементного оборудования нового поколения; — совершенствование размещения производства цемента по субъектам РФ.

Возвращаясь к вопросу развития строительной науки и бетоноведения в частности, хочется сказать о том, что недостаток инвестиций несопоставим, к сожалению, с достижениями в других областях науки и техники. Основным барьером инноваций в строительстве являются слишком высокие риски вложений в строительную науку и технологии. Данная проблема актуальна не только для России. По некоторым данным (Ф. Ятымович, США), среднемировые расходы на исследования и разработки составляют (в процентах от продаж в этих областях).

Данные таблицы подтверждают закономерность заметного отставания достижений в строительстве от разительных, буквально, революционных достижений во многих других областях, например, биотехнологии, нанотехнологии, информационной технологии и т. д. Эти данные являются усредненными, и развитие западной науки, конечно, находится на другом уровне. Но не может вызывать удивление и тот факт, что современное сверхвысокое и сверхдорогое здание или мост с невиданным доселе пролетом, от нормального функционирования которых зачастую зависит жизнь огромного количества людей, в ходе строительства и эксплуатации управляются сравнительно примитивными единичными системами контроля и мониторинга, стоимость которых несопоставимо мала по сравнению со стоимостью контролируемых ими объектов и жизней людей, а современный автомобиль, который обеспечивает комфортную и безопасную жизнь всего одного или нескольких человек, напичкан управляющими системами, стоимость которых сопоставима со стоимостью самого автомобиля.

Поэтому, несомненно, говоря о сроке службы конструкций из железобетона, нельзя не упомянуть о сложности и многогранности проблемы, которая, по мнению некоторых известных зарубежных специалистов, зачастую решается не совсем корректно. В данном материале я сконцентрировался на проблеме производства цементного вяжущего. Но многие западные ученые (такие, как С. Ростам из Дани) полагают, что поиск путей по продлению срока службы железобетона только исследованием и усовершенствованием свойств бетона и арматурной стали мало продуктивен, хотя и представляет определенный интерес. Проблему следует решать комплексно. Усовершенствование свойств обоих материалов и их оптимизация должны осуществляться с учетом их свойств в динамике и с учетом существа происходящих в конструкции процессов под воздействием окружающей среды.

Многие научные центры России в настоящее время занимаются вопросами бетоноведения. В Санкт-Петербурге ГАСУ и ПГУПС, в последнее время к ним подключился СПб ГПУ. Выпускники данных вузов с успехом работают на многих предприятиях отрасли, в тесном контакте осваивая новые разновидности бетонов.

В нашей стране одной из таких перспективных разработок можно назвать СУБ (самоуплотняющийся бетон) или High Perfomance Concrete, хотя на Западе за последние 15–20 лет специалисты-бетоноведы посвятили ему большой объем работ. Обратиться к развитию этой тематики пришлось прежде всего из-за вопросов высотного строительства, так называемых бетонов высокой технологии (High Perfomance Concrete), отличающихся высокой плотностью и низкой проницаемостью. Их применение принесло заметный эффект в повышении долговечности бетона, однако в плане защиты от коррозии у таких бетонов выявился другой недостаток — уменьшение количества гидроокислов кальция, которые связываются пуццолановыми добавками.

Применение современных, самоуплотняющихся бетонов, которые помимо своей основной роли защиты арматуры от коррозии играют и определенную экологическую роль защиты работающего персонала и окружающих от вибрации, а окружающей среды — от шума и пыли. Благодаря своим свойствам исключается применение на строительной площадке глубинных вибраторов и опалубочных виброблоков.

Однако в обоих случаях рецептура бетонов существенно усложняется, и для изготовления долговечных конструкций без изъянов требуются более совершенная техника и квалифицированные кадры. Но при этом возрастает вероятность технологических ошибок с непредсказуемыми последствиями. И в этом случае роль качества цемента играет не последнюю роль.

Кроме того, одним из основных предназначений бетона является защита арматуры от коррозии, поэтому непроницаемый и долговечный бетон целесообразно применять, с технической и экономической точек зрения, только в защитном слое бетона. Подытоживая все вышесказанное, в общем случае проектные концепции по долговечности могут быть предписывающего и эксплуатационного характера. Первые основаны на спецификациях материалов (технических условиях), вторые — на количественных прогнозах по долговечности, полученных из натурных испытаний и измеренных фактических характеристик материалов.

В Европе действующий стандарт на бетон EN 206 и переработанный на его основе немецкий стандарт DIN 1045-1 имеют предписывающий характер. Проектирование на долговечность заключается в правильном определении класса или области применения и правильном подборе материалов, соответствующих этим требованиям (толщина защитного слоя и обработка бетона). В редких случаях для индивидуальных проектов, требуется доказательство морозостойкости бетона в присутствии солей-антиобледенителей, иногда подтверждения его водо- или газонепроницаемости. Рядом европейских стран разработаны свои эксплуатационные характеристики, используемые в дополнение к требованиям, изложенным в EN 206.

У нас и во многих странах для повышения долговечности железобетонных конструкций применяют некоторые дополнительные меры, в том числе вторичную защиту бетона, ингибиторы коррозии, катодную защиту, коррозионно-стойкие и нержавеющие стали, неметаллическую арматуру и т. д.

В РФ в качестве первоочередных мер требуется наладить выпуск обыкновенного, но качественного товарного бетона. Вилка, в которой действуют производители, должна быть сужена до уровня стандартов. Именно обыкновенный товарный бетон будет основным строительным материалом, и его доля в общей массе производства будет составлять 70–80%.

В качестве перспективного направления и, наверное, как обязательного для увеличения долговечности бетонов следует применять волокна (фибру). Именно за счет применения волокон можно увеличить трещиностойкость и надежность бетонных конструкций. Данные волокна могут быть как из базальта, полипропилена, хлопка, так и из других материалов. Несомненно, в качестве конструкционной в бетоне будет применяться стальная стержневая арматура, но с определенной долей вероятности — в разного рода плоскостных конструкциях. В частности, в полах, дорогах и перекрытиях вместе или без арматуры может быть использована стальная фибра.

Последние исследования и ряд работ убедительно подтвердили эту теорию практикой. В дальнейшем и в этом направлении должны вестись разработки. Благо, база уже подготовлена. Выпущен ряд РТМ для каждого из производителей на территории РФ: это ВСН 56-97, РТМ-17-01-2002, РТМ-17-02-2003, РТМ-17-03-2005, ВНП-001-01 Банка России. Данная нормативная база позволяет проектировать и применять строительные конструкции из сталефибробетона и стеклофибробетона. Также выпущен и Свод правил (СП). Но на фибру других видов, выпускаемую по другим техническим условиям, СП 52-104-2006 не распространяется. Это относится и к зарубежной фибре, и аналогам из ближнего зарубежья. Дальнейшим расширением нормативной базы применения сталефибробетона явятся разрабатываемые НИИЖБ временные нормы и правила проектирования многофункциональных зданий и зданий-комплексов в Москве (МГСН 4.19) и временные рекомендации по технологии и организации строительства многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в Москве (МДС 12-23).

Указанные временные нормы впервые содержат положения о применении сталефибробетона в элементах и узлах конструкций каркаса и ограждения зданий.

Нормы МДС 12-23 (по технологии) содержат конкретные указания по оптимальной технологии заводского изготовления и применения сталефибробетона (в том числе по составам, режимам укладки и уплотнения, и проч.).

Не отстают и дорожники, и мостовики. Ведь они в числе основных заказчиков бетона. На сегодняшний день они применяют также много и сталефибробетона — как в плитах покрытий мостов, так и в других конструкциях.

Совершенно не разработанным полем является приготовление составов для торкрет-бетонов. Их использование в нашей стране сведено к минимому.

Также перспективным является и развитие технологии литых бетонов.

Именно СУБы и литые бетоны будут серийно использоваться в ближайшее время и станут превалировать на строительных площадках РФ.

Литература 1. Звездов А. И. «Железобетон в современном строительстве». 2. Звездов А. И. «Основной строительный материал настоящего и будущего». 3. Войлоков И. А. «Фибробетон — история вопроса. Нормативная база, проблемы и решения».// «Алитинформ», №2/2009. 4. Войлоков И. А. «Долговечность бетонных и железобетонных конструкций: пути решения проблем цементной отрасли»; экспозиция 5/Б (71), 2008 г.

«« назад