Реклама

Неразрушающий прогрев бетона

Интервью с генеральным директором ОАО "Московский ИМЭТ" Марселем Бикбау

Дата публикации: 04.03.2008 Количество просмотров: 730

Благоприятная рыночная конъюнктура, питаемая взрывным ростом цен на жилье, как ни парадоксально, не создала предпосылок для начала технического перевооружения в строительной индустрии нашей страны. Самая консервативная отрасль мира в России превратилась в одну их самых анахроничных. Российские строительные предприятия активно эксплуатируют советскую промышленную базу, которая морально устарела. Достаточно сказать, что в Москве более 90% всех жилых зданий возводится из сборного железобетона, то есть по технологии середины прошлого века. Отрасль почти начисто лишилась своей научной базы - источника идей, подпитки для внедрения новых технологий и материалов. Ее техническая революция впереди, хотя предпосылки для нового прорыва были заложены еще в последние годы существования СССР.

Институт материаловедения и эффективных технологий (ИМЭТ) был создан в 1988 году в системе Госстроя СССР по инициативе доктора химических наук Марселя Бикбау и стал первым институтом строительного комплекса, который работал на заказ. В основу разработок института было положено открытие Бикбау в физико-химии силикатов, он впервые осуществил синтез монокристаллов и расшифровку атомного строения силикатов кальция и других минералов цемента, что позволило на атомарном уровне изменить технологический процесс его производства и управлять процессами кристаллизации расплавов. Разработки ИМЭТ сделали возможным получение материалов с заданными свойствами.

Все рухнуло после развала СССР. Десятки НИИ прекратили свое существование, но ИМЭТ по сей день остается действующим научным институтом и одновременно небольшой строительной компанией, которая возводит дома по новой технологии - в них легко дышится, они строятся из экологически чистых материалов, их строительство обходится дешевле (в среднем на 30%) сегодняшних рыночных ставок. Журнал «Эксперт» обратился к генеральному директору «Московского ИМЭТа», академику РАЕН (а также Международной академии экологии, безопасности человека и природы, Санкт-Петербургской инженерной академии, Нью-Йоркской академии наук) Марселю Бикбау с вопросами о том, какие открытия, по его мнению, будут положены в основу будущего технологического прорыва в строительной отрасли и, главное, как этот прорыв осуществить.

Марсель Янович, рост цен на недвижимость объясняется многими факторами, но мало кто говорит о том, что высокая цена на жилье это отчасти еще и итог применения устаревших технологий в строительстве. Рынок не решил эту проблему?

Рынок в привычном понимании этого слова действует только в индивидуальном строительстве и ремонте. Цены на жилье в Москве одни из самых высоких в мире, они многократно превосходят фактическую стоимость работ, но его покупают по такой цене. Можно вводить какие угодно запреты. Правительство Москвы даже предлагает запретить покупать в Москве жилье иногородним. Но у тех москвичей, кто в жилье нуждается, нет денег даже на его покупку по себестоимости. До национального проекта «Доступное жилье» была еще и государственная программа с теми же целями. Однако жилья в достаточном количестве все равно не появилось. В прошлом году в России построено 60,7 млн. квадратных метров жилья, то есть 0,35 квадратного метра на человека. Китайцы за то же время построили более двух миллиардов квадратных метров, то есть полтора квадратных метра на человека.

Но почему же строительные компании не спешат осваивать новые технологии хотя бы с целью экономии цемента? Ведь можно увеличить прибыль за счет снижения себестоимости при сохранении высокой отпускной цены.

Средняя себестоимость строительства в России - 1 000 долларов за квадратный метр. Продажная цена выше в два-три-четыре раза. При средней себестоимости строительства жилья в Москве на уровне 1 500 долларов его продают по 5 000 долларов. В таком соотношении будет ли для строителей важно построить жилье не за 1 500, а за 1 300 или даже 1 200 долларов? Внедрение нового - это прежде всего риск и капиталовложения. Новые технологические решения не будут приносить экономию больше 20-25%. Потому что любая технология затрагивает лишь одну из сторон строительного процесса - например, фундамент (15% стоимости здания), коробку (55%), кровлю (10%) и так далее. Это улучшение в одной или двух из этих сфер. Технология, которая позволила бы изменить все представления о строительстве, пока из области фантастики.

Сегодня прибыль почти всех звеньев в строительстве фиксируется от затрат. Это самое разрушительное для рынка явление. Предложение, сознательно или нет, сводится к минимуму. Спрос остается высоким. В принципе это тоже рыночный прием - минимизировать предложение при большом спросе. Единственный выход - строить как можно больше: Путин говорил о том, что нужно вводить хотя бы 130-140 млн. квадратных метров жилья в год, это всего лишь один квадратный метр на человека в год. Это столько, сколько строят в хорошо обеспеченной жильем Европе.

Каким образом в СССР удалось совершить гигантский технический скачок после Второй мировой войны? Почему не получается сегодня?

В мае 1950 года был создан Госстрой СССР. Первое задание, которое получили его сотрудники, - ездить по всему миру и искать технологию, которая позволила бы наладить массовое строительство жилья. Такая технология была найдена - это технология сборного железобетона. Под нее был принят десяток правительственных постановлений, созданы заводы по разработке щебня, песка, производству цемента, арматуры, а также домостроительные комбинаты, ЖБИ, НИИ, ОРГИ. На найденной технологической основе была создана целая система строительного комплекса - от образовательных учреждений до проектных, информационных, технологических и управленческих структур. Были построены тысячи заводов: от карьеров по добыче сырья до крупнейших в мире предприятий по производству сборного железобетона, домостроительных комбинатов.

Одних заводов по производству керамзитового гравия было построено более четырехсот. Мы вышли на первые позиции в мире по керамзиту - производили его больше, чем весь остальной мир, цемента - больше, чем любая другая страна. Это было колоссальное достижение. К настоящему времени технология сборного железобетона свою роль сыграла, устарела морально и физически. Дома из сборного бетона недолговечны и вредны для человека. К тому же для этой технологии есть ограничение по высоте зданий - максимум 22-23 этажа. Но в России, в Москве, сохранились десятки предприятий, которые продолжают по этой устаревшей технологии клепать так называемые новые серии. А что это такое? Это то же самое, что клепали при советской власти, но с бантиками - с плиточкой, новой раскрасочкой.

- Не оказались ли сегодняшние предприятия заложниками несовершенной технологии, внедренной по всей стране в середине прошлого века?

Любые технологические процессы, связанные с производством, требуют обновления раз в пять-шесть лет. Это относится как к государству, так и к корпорациям. Но у нас сегодня износ оборудования, например в той же цементной промышленности, - 90 процентов. То есть оно давным-давно не должно работать. Но его реанимируют, латают. Зачем сегодня владельцу цементного завода совершенствовать технологию, если даже некачественный продукт уходит с колес? К тому же система контроля качества не работает, штрафы за ущерб экологии мизерны.

Созрел ли СССР для второго инновационного рывка в строительных технологиях или путь развития был выбран тупиковый?

Второго рывка не получилось. В 1985 году мы вышли на предел возможностей - 87 миллионов квадратных метров жилья в год. Были все необходимые новые технические решения, но их не поддерживали. Отраслевая наука стала чистой профанацией, потому что утратила все выходы в производство. Слова такие были в ходу - «муки внедрения». Вроде есть ровное, спокойное течение, но находится какой-то сумасшедший, который хочет внедриться в нормальную работу предприятия и нарушить его покой. К концу семидесятых правительство стало понимать, что затраты на энергоснабжение жилья в три-четыре раза превышают мировой уровень. И что оно делает? В 1979 году принимает новый нормативный документ по теплозащите ограждающих конструкций (СНиП 11-3-79 «Строительная теплотехника»). Керамзит как ключевой теплоизолирующий материал, на основе которого было построено 80 процентов жилья в СССР, - экологически чистый, долговечный и дешевый - был выброшен и заменен на так называемые эффективные утеплители - пенопласт, пенополистирол, минвату, Rockwool. Что получилось?

Марсель Бикбау: Технология трубобетона была впервые разработана в СССР, а используют ее сегодня немцы, японцы, австралийцы, а больше всех - американцы и китайцы

Все дома, которые сегодня утепляют этими материалами, обречены. По существующим на Западе нормам срок годности этих утеплителей - десять-двенадцать лет. Они не только недолговечны, но и вредны - выделяют фенолформальдегидные соединения, которые укорачивают жизнь человеку. Если добавить, что их сочетают с тяжелым бетоном, который «не дышит», то что можно сказать об энергосбережении? Через форточки при проветривании теряется то самое тепло, которое пытаются экономить с применением эффективных утеплителей. И это в стране, где была создана самая большая промышленная база по производству керамзитового гравия. Сегодня от нее осталась половина. Остальное поржавело, порезали, продали. Удивительная ситуация на рынке сложилась - прибалты, немцы, скандинавы вовсю развивают у нас производство и сбыт таких «эффективных» утеплителей, а сами скупают в России, на Украине и в Белоруссии керамзитовый гравий и вывозят его в свои страны.

Можно привести пример другого инженерного решения, которое должно было стать технологической основой строительства массового жилья в России, но воспользовались им опять не мы. В СССР была разработана прекрасная научно-техническая база строительства зданий и сооружений по технологии каркасов с применением трубобетона как новой несущей конструкции. Были написаны сотни научных трудов, успешно защищены около сотни кандидатских и докторских диссертаций. Ведь применение трубобетона позволяло отказаться от материалоемких несущих стен, облегчить многоэтажное или высотное здание в среднем в два раза, то есть потратить на его строительство в два раза меньше бетона и металла, снизить себестоимость на 25-30%. Разработали технологию мы, а используют ее сегодня немцы, японцы, австралийцы, а больше всех - американцы и китайцы.

Это технология была «уведена» или за границей к ней пришли самостоятельно?

Первая в мире методика расчета трубобетонных конструкций была опубликована профессором Гвоздевым в 1932 году. Все остальные школы во многом используют этот метод предельных состояний. Сегодня нормативная база по трубобетону есть в Германии, Австрии, Японии, Китае, США, но ее нет в России. А нет потому, что идеология сборного железобетона, которая существовала в стране, табуировала все остальные технологии. Да, у нас появилась технология монолитного домостроения. Это был серьезный конкурент сборному железобетону. Но осуществлять монолитное домостроение в климатических условиях России всегда будет очень трудно. У нас зима и холода длятся восемь месяцев, что отрицательно влияет на твердение бетона. Поэтому монолитные дома у нас очень дорогие и очень тяжелые. Высотки в Москве (те же «Эдельвейс», «Континенталь») строятся по технологии монолита метровой толщины, что радикально утяжеляет здания и оборачивается большими затратами. Возникла парадоксальная ситуация - при колоссальной стоимости жилья и земли инвесторы не хотят строить в Москве высотки. Правительство Москвы декларировало, что построит 200 высотных зданий в 60 комплексах вдоль третьего кольца Москвы. Но инвесторы не спешат. Ответственность технологическая очень большая - никто ее на себя брать не хочет.

- Ваш институт стал одним из первых строительных НИИ, который готов был работать на заказ ВПК, нефтяников, строителей, даже медиков. В чем суть вашего открытия в физико-химии силикатов, почему заказ стал возможным?

До нашего открытия считалось, что некислородные анионы в силикатных расплавах никакой роли не играют, при температурах и соприкосновении с атмосферой легко возгоняются, улетают. Нам удалось доказать, что в определенных условиях в силикатных и алюмосиликатных расплавах некислородные анионы никуда не исчезают. Они начинают собирать вокруг себя ближайшее атомное окружение и образуют необычную структуру, которую я назвал кластером, структурным мотивом. Нам удалось синтезировать минерал с таким новым структурным мотивом - я его назвал алинит. В 1977 году в журнале Nature вышла наша статья, описывающая его атомную структуру. Затем мы показали, что при использовании небольшого количества таких атомов, как хлор, фтор, сера, в базовых кислородных соединениях можно получить новые минералы с новыми свойствами. На практике нам удалось в реальных соединениях цемента - а это силикаты кальция - осуществить своеобразную хирургическую операцию. Достаточно поменять несколько кислородных атомов на некислородные - и свойства цемента меняются, появляются возможности их регулировать.

 Например, мы получили цементы, которые работали как в условиях вечной мерзлоты, так и в условиях горячих гидротермальных скважин, что отвечало запросам нефтяников. Мы успели выпустить более двух миллионов тонн нового цемента. В 1979 году за признание этого открытия члены Отделения неорганической химии и технологии Академии наук СССР проголосовали единогласно - а это, в частности, академики Эмануэль, Семенов, Жаворонков, Белов, Овчинников. Путем изоморфного замещения кислородных атомов минералов можно управлять и процессами кристаллизации расплавов. В восьмидесятых мы разработали оригинальный состав для облицовочных плит стартовой площадки ракет на Байконуре. Новый материал спокойно выдержал десятки стартов ракет. Плиты раскалялись при старте добела, наблюдалось шелушение их поверхности, но покрытие площадки стояло. Раньше при каждом взлете все бетонные конструкции на площадке разносило в пух и прах. С новым материалом возникли предпосылки для реальной экономии средств. То есть удалось впервые в мире получить камень, который спокойно реагировал на высокие температуры, газодинамические и другие воздействия.

Обычный цемент при его более тонком измельчении обнаруживает удивительные свойства - мы доказали возможность радикального повышения его прочности (в разы), резкого снижения или увеличения активности (в зависимости от стоящих задач), повышения водонепроницаемости, морозостойкости и других свойств, приближающих искусственный камень к природному граниту. Англичане сумели добиться, чтобы цементный камень приобрел такое свойство, как гибкость. Из него можно делать пружины, коврики.

Надо полагать, что главным барьером для внедрения новых технологий является необходимость радикального перевооружения цементных заводов?

Для того чтобы начать производить цемент с качественно новыми характеристиками, необходимо докомплектовать оборудование в помольных цехах. Все необходимые разработки есть. Весь мир прекрасно понимает, что, чем тоньше молоть цемент, тем быстрее он будет взаимодействовать с водой. Это залог повышения активности цемента. Но за эту активность приходится платить высокую цену. Такой мелко измельченный цемент начинает потреблять очень много воды. А вода - яд для цемента, она нарушает баланс. Что такое нормальный цементный камень? Цементное молоко в нем распределяется между зернами песка таким образом, что именно на поверхностях кварца (кремнезема) образуются химические соединения. Именно они обеспечивают срастание всей монолитной структуры в цементный камень. Заполнение щебнем - это уже вторичное дело. Мы не просто цемент измельчаем тоньше, мы совместно с ним диспергируем кремнеземистые соединения - измельчаем природные пески, пуццолановые породы, отходы в виде зол, шлаков. Создаем гомогенную систему, которая обеспечивает высокое качество цемента.

При этом на заводах получают цементный клинкер, в минералы которого загоняют избыточную известь, тратя 700-720 килокалорий тепла на килограмм. Мы разработали технологию механохимической обработки цемента, совместив ее с микрокапсуляцией. Это позволяет получать сегодня те же показатели по марке цемента, вводя на одну его часть две части кварцевого песка (или других пород). Реальные затраты тепла снижаются до уровня 300-400 килокалорий на килограмм цемента. Если обычный цемент по существующим стандартам хранится не более двух-трех месяцев, то новая технология дает цементу способность годами сохранять высокую марку и не терять качество. Я вам главное скажу: по этой технологии со временем будет работать весь мир. Она не только резко снижает энергозатраты и повышает качество продукта, но и позволяет включать в состав цемента дешевые кремнеземистые добавки - вулканистые породы, пески, шлаки, золы. Это путь к эффективной переработке сотен миллионов тонн промышленных отходов.

- Ваши разработки могут сегодня претендовать на то, чтобы изменить представления о комфортности жилья? Все-таки люди переезжают в новые квартиры не из бараков, их требования к новому жилью достаточно высоки, тем более по такой цене.

Мы разработали технологию производства нового теплоизоляционного материала капсимет. Как ни странно, никто в мире до нее не додумался. То есть мы взяли керамзитовый гравий и покрыли его тонкой (0,1-0,3 миллиметра) оболочкой цементного молочка. Для этого пришлось сконструировать новое оборудование - смесители-капсуляторы. Интересно, что такое оборудование (и такой подход в целом) весьма перспективны для получения большого числа новых материалов и изделий. Операцию капсулирования удается произвести с любыми материалами - от керамзита до ракушечника, стекла, отходов стройматериалов, любых пористых структур. Таких новых машин несколько видов - они уже используются в строительстве. То есть появился крупнопористый легкий бетон, о котором строители давно мечтали. Это и есть теплые и «дышащие» стены.

Отличие от существующих строительных технологий радикальное. Если говорить о звукоизоляции, то речь идет о созданных новых гетерогенных, неоднородных системах, которые хорошо глушат звук. Разработанные системы и тепло проводят по-другому. Мы сумели завязать керамзитовый гравий, который сам обладает очень развитой пористостью, в монолитную крупнопористую структуру. Обычно это пространство между зернами заполнялось цементом или цементирующим раствором. У нас расход цемента в три раза ниже, чем в обычном бетоне - не 400 килограммов на кубометр стены, а 120. Объемная масса кубометра стены - в пределах 450-550 килограммов. Есть разница? В силу легкости такой конструкции можно экономить на фундаментах. При этом строительство очень быстрое - коробка дома в два-три этажа с помощью одного капсулятора-смесителя и нескольких рабочих возводится за три месяца. Мы построили уже больше сотни домов в Подмосковье, церковь Всех святых в Дубне и несколько зданий в Москве.

- И что же говорят компании, которые строят массовое жилье?

Они об этом ничего не знают. Они не слышат. Они не видят. Они ничего не читают.

- Какова, по вашему мнению, оптимальная схема внедрения новых технологий в строительстве жилья?

В системе, которая создаст все необходимые условия для появления доступного жилья в России, важна прежде всего технологическая основа. Государство должно принять на вооружение вариант строительства жилья по наиболее экономичной технологии каркасов зданий и проводить внятную техническую политику. Только каркасы позволяют в среднем экономить все материалы в полтора-два раза. В первую очередь металл и цемент. Строить нужно без несущих стен! Так делает весь мир. Что такое трубобетон? Это несущие колонны. Все. Остальные стены выполняют функцию тепло- и звукоизоляции. Почему американцы строили свои небоскребы из металлических конструкций? Потому что металл обладает прекрасной несущей способностью. Чем выше здание вы строите, тем больше требований к материалу. А для того чтобы бетон сам себя нес, нужно постоянно увеличивать толщину колонны. Что уже говорить о монолитной оболочке. В трубобетоне удачно сочетаются способность металла как обоймы работать на изгиб, растяжение и способность бетона работать на сжатие. Это идеальное сочетание металла и бетона в конструкции. Кстати, именно по этому варианту косвенного армирования построена Останкинская башня.

Сегодня в Москве строители потихоньку переходят к каркасам. Что делают? Уменьшают монолитную стену. Сводят бетон до конструкции прямоугольной колонны. Она технологичнее и удобнее, позволяет выиграть в площади и создать пространство в проемах между колонн для окон и дверей. Основная часть домов строится в каркасе, но в монолите. Что мы предлагаем? Мы предлагаем вариант трубобетона, потому что это уже сталебетонные конструкции. Стальные трубы монтируются быстрее других конструкций и омоноличиваются бетоном. Можно использовать обычный бетон, хотя китайцы сегодня вышли на высокопрочный бетон. Это дает экономию в массе бетона. Если рассматривать три вида несущих конструкций  стальную, железобетонную, трубобетонную, - то при предельных нагрузках стальная колонна способна сломаться мгновенно.

Вспомните аквапарк. Железобетонная тоже. Пошли трещины, арматуру срезало - и ее нет. И только колонны из трубобетона неразрушаемы. Такая колонна мнется, жмется, но ничего с ней сделать невозможно. Это единственная конструкция, которая выдерживает длительные предельные нагрузки и является лучшей в плане сейсмической стойкости и надежности. Китайцы продвинулись в этой технологии намного дальше нас. Здесь (показывает книги на китайском языке. зафиксированы примеры реализации технологии трубобетона на десятках небоскребов, отработаны узлы, приведены расчеты. Здесь все, что проектировщику нужно как воздух. Я просто удивляюсь, что они это все напечатали. Они рванули далеко вперед, а мы остались на месте, даже деградировали.

Почему вы уверены, что новые государственные структуры пойдут по пути освоения новых технологий?

А потому что это надо поставить условием с самого начала. Нужно создавать тендеры с конкретными технологическими и экономическими условиями. Строить многоэтажные и высотные дома только с каркасными архитектурно-строительными системами, с жесткими сроками строительства, с фиксированной стоимостью квадратного метра, но с гарантией, что строительная компания получит 25-30% прибыли. Экономические требования тоже должны быть жесткие - при строительстве тратить на квадратный метр жилья не 0,85 кубометра бетона и не 70 килограммов металла, как сегодня в Москве, а 0,40 кубометра бетона и 40 килограммов металла, как в развитых странах. Всё. Кто тратит больше, тот в этой игре не участвует.

Дословно:

Марсель Бикбау: - "Технология трубобетона была впервые разработана в СССР, а используют ее сегодня немцы, японцы, австралийцы, а больше всех - американцы и китайцы"

Ссылка по теме: http://www.expert.ru/printissues/expert/2008/09/oni_ne_vidyat/

 




Поделиться:

Вход пользователей

Войти как пользователь
Вы можете войти на сайт, если вы зарегистрированы на одном из этих сервисов:

Поиск по сайту

Статистика

Участников всего
9362
Участников online
66
Подписано
7201
Объявлений
2126
Компаний
5283
Новостей
13222
Форумов
24
Тем форумов
21735
Cтатей
1661
Резюме/вакансий
884

Подписка