В каком году в Советском Союзе или в России стали использоваться газоблоки в строительстве

ча, дерева, керамзитобетона и других легких бетонов на пористых заполнителях уже не обеспечивает требуемых показателей. Блоки и плиты из ЯБ используют практически во всех сферах строительства: в жилищном, промышленном и сельскохозяйственном строительстве, при возведении школ, больниц, административных и общественных зданий и т.д. ЯБ предназначен для наружных и внутренних стен, для заполнения бетонных или стальных каркасов, разделительных перегородок, противопожарных стен; для реставрации или перестройки старых зданий и др. Ячеистый бетон прекрасно зарекомендовал себя во всех климатических зонах. Заводы по его производству расположены в Канаде, Сибири, Австралии, Южной и Северной Африке и др. Этот материал применяют в засушливой Аравийской пустыне, в муссонной Юго-Восточной Азии, в сейсмически активной Японии, Турции, Калифорнии и т.д. Основной объем производства приходится на заводы, работающие по технологиям фирм "Хебель", "Итонг", "Верхан", "Маза-Хенке" (Германия), "Сипорекс" (Швеция, Финляндия), "Дюрокс-Калсилокс" (Нидерланды), "Селкон" (Дания, Великобритания), "Униполь" (Польша), "Легкие строительные материалы" (Чехия) и др. По лицензиям этих фирм в 45 странах мира работает более 200 заводов ячеистого бетона. В ряде стран (страны СНГ, Польша, Китай, Чехия, Словакия, Дания, Япония) наряду с лицензионными технологиями используют собственные отечественные разработки, отличающиеся способами подготовки компонентов, формованием и разрезкой массива на изделия. Наибольшее количество заводов по производству ячеистого бетона построено в Китае, Германии, Польше, Японии, Великобритании. 6 Германия сегодня лидирует в производстве и применении ячеистого бетона в Европе. В 2004 г. 28 немецких предприятий произвели 3,4 млн м 3 неармированных и 250 тыс. м 3 армированных изделий. В целом в Европе более чем на 100 предприятиях ежегодно производится около 18 млн м 3 изделий (2007). Если сравнить страны СНГ, то следует признать, что в наибольшей степени развитие производства ЯБ получило в Белоруссии: 2,85 млн м 3 (2007 г.). В 2003 г. на 1000 жителей в этой стране приходилось 170 м 3 ЯБ изделий, а в 2011 г. – уже 290-310 м 3 изделий, что позволило Белоруссии выйти на первое место в Европе по этому показателю. Второе место занимает Словакия – 200 м 3 , третье Чехия и Польша – 120-130 м 3 на 1000 жителей (2011 г.). В России в 2003 г. эта величина составляла всего 15-20 м 3 . В 2000- 2011 гг. темпы развития производства изделий из ЯБ не отличались от производства прочих строительных материалов. Экономический кризис 2008-2009 гг. привел к определенному спаду, однако восстановление потребления ячеистого бетона произошло значительно быстрее, чем других строительных материалов. В 2011 году наблюдался 30 % рост выпуска изделий из ЯБ. Географически основная масса ячеистого бетона производится и потребляется в Центральном федеральном округе. Его доля в объеме производства этого материала в стране достигает 41 %. По прогнозам экспертов, производство ЯБ имеет хорошие перспективы для дальнейшего роста. В данном учебном пособии охарактеризованы проблемы, касающиеся проектирования технологии автоклавных ячеистых бетонов и предприятий для их выпуска. Материал в основном изложен в том порядке, который соответствует выпускной квалификационной работе. Учитывая отсутствие доступной современной литературы, в пособии подробно изложены принципы технологии ЯБ и их свойства, физико-химические основы производства, а также дана краткая характеристика используемого оборудования.

Практическое значение для развития технологии газобетона имели исследования Акселя Эрикссона (Швеция), начатые в 1918-1920 гг. Он предложил вспучивать пластическую смесь извести с тонкоизмельченными кремнеземистыми веществами и добавкой цемента (10 %) водородом, выделяющимся при взаимодействии алюминиевого порошка и гашеной извести. При этом предусматривалось твердение поризованной известково-кремнеземистой массы в автоклаве при давлении насыщенного пара 8 атм. Способ был запатентован в Швеции в 1923 г., и Эрикссона считают основоположником современного ячеистого бетона. В 1924 г. в Швеции был разработан и запатентован способ изготовления легкобетонных блоков из автоклавного ячеистого бетона, получивший фирменное название Durox. В 1929 г. Карл Август Карлен начал производить ячеистый бетон промышленным способом. Первый завод был построен в шведском городке Иксхульт (Yxhults), выпускавший несколько видоизмененный материал, который в 1940 г. получил название YTONG ® – Y(xhults Ångehärdade-gasbe)TONG – что значит "прочный автоклавный ячеистый бетон из Иксхульта". (В 2003 г. фирма YTONG ® перестала существовать, влившись в компанию "Xella", которая объединила "Haniel-BauIndustrie GmbH" (г. Дуйсбург, Германия), "Ytong AG" (г. Мюнхен, Германия) и "Fels-Werke GmbH" (г. Гослар, Германия), поэтому в настоящее время газобетон YTONG производит концерн "Xella".)

В начале 30-х гг. прошлого столетия финский инженер Леннарт Форсэн и шведский инженер Ивар Эклунд получили ячеистый газобетон на основе смеси цемента и тонкомолотого кварцевого песка, поризованный с помощью алюминиевой пудры и подвергнутый автоклавной обработке. Этот материал получил фирменное название Siporex. Вскоре появились первые армированные изделия. Значительный вклад в производство ячеистых бетонов внес Йозеф Хебель, человек, благодаря которому автоклавный ячеистый бетон получил большое распространение и применение в строительстве в промышленных масштабах. В 1943 г. Й. Хебель приобрел уже существовавшую в то время технологию производства автоклавного ячеистого бетона (Autoclaved Aerated Concrete, AAC). Послевоенная Германия нуждалась в дешевом и эффективном строительном материале. Горы кирпичного, известкового и силикатного строительного мусора, которыми были завалены полуразрушенные послевоенные города, нуждались в утилизации. Технология ячеистого бетона пришлась кстати; газобетонные блоки оказались идеальным материалом, теплым и экономичным. В их производстве можно было в значительной мере использовать строительные отходы. В начале 50-х гг. Хебель организовал подразделение в своей компании под названием Hebel Haus, одним их основных направлений деятельности которого стало совершенствование технологии и рецептур.

В СССР систематические исследования в области технологии ЯБ начались в 1928 г. В силу структурных особенностей становления советской экономики преимущество тогда отдавалось пенному способу поризации и естественному твердению бетона. Пенобетон в строительстве начали применять в 1930 г. Первые заводы по производству ЯБ появились в 1939-1940 гг. Производство автоклавных ячеистых бетонов (АЯБ) с газовой поризацией в промышленных масштабах развернулось в 1950-е годы. К 1960-м годам производство АЯБ стало самостоятельным направлением, во многом опережающим европейские наработки в этой области. В 1960-70-е гг. разрабатывали и внедряли технологии воздействия на растущий массив (вибрационная, ударная), позволяющие менее критично относиться к качеству сырья. Велись исследования зависимости свойств бетона от характеристик сырья, технологических режимов изготовления, изучались корреляционные зависимости прочности от плотности, морозостойкости от плотности, состава и технологии производства. В 1965 г. на Люберецком комбинате строительных материалов и конструкций был введен в промышленную эксплуатацию цех ЯБ, работающий по новой, разработанной в СССР вибрационной технологии. По этой технологии за счет использования смесей с низким количеством воды затворения сокращалось до 1-2 ч время доавтоклавной выдержки свежеотформованного сырца, значительно снижалась влажность изделий, повышалась прочность, морозостойкость и долговечность изделий (при одинаковой плотности ЯБ), а также увеличивался съем готовой продукции с единицы объема автоклава и производственной площади цеха. К концу 80-х гг. производство армированных изделий и мелких блоков составляло около 6 млн м 3 в год. В 1989 г. средняя плотность составляла, кг/м 3 : для бетона панелей наружных стен 687, для бетона мелких блоков 643. В то же время были выполнены работы, позволившие начать опытно-промышленное производство армированных панелей из вариатропного (с переменной плотностью) газобетона со средней плотностью 350 кг/м 3 . К этому времени в СССР из ячеистых бетонов было построено более 200 млн м 2 общей площади жилья, свыше 400 млн м 2 промышленных зданий, более 5 млн м 2 животноводческих комплексов и 20 млн м 2 культурно-бытовых и общественных зданий. Однако уровень механизации в производственных цехах был невысоким: 61,1 %, в том числе по переделам, %: прием и помол сырья, приготовление ЯБ смеси – 89,1; формование и резка сырца – 56,3; автоклавная обработка – 93; распалубка, чистка, смазка форм, отделка изделий – 43; изготовление арматуры, закладных деталей, нанесение антикоррозийного покрытия – 75,7. Устаревавшее оборудование предприятий не позволяло обеспечивать высокое качество изделий. При постоянной средней плотности бетона ~700 кг/м 3 прочность при сжатии с 1975 по 1985 г. снизилась с 5,5 до 4 МПа – для стеновых материалов; с 4,8 до 3,5 МПа – для мелких блоков (630-650 кг/м 3 ). В 1987 г., с принятием очередной жилищной программы СССР, основным средством ее реализации стала научно-производственно-техническая программа "Система эффективного строительства жилых и общественных зданий из ячеистых бетонов", состоящая из 6 подпрограмм:

1. Организация массового производства комплектных изделий для жилищного и общественного строительства из ячеистых бетонов на базе новейших технологий. 2. Организация изготовления комплектного оборудования для заводов нового поколения по производству ячеистых бетонов мощностью 150-200 тыс. м 3 в год. 3. Развитие мощностей по производству извести для полного удовлетворения потребности по выпуску ячеистых бетонов. 4. Система эффективных проектных решений жилых домов и объектов социальной сферы, образующих градостроительные комплексы из ячеистых бетонов. 5. Разработка комплексных проектно-технологических решений зданий и их элементов из ячеистого бетона. 6. Экспериментальное и головное проектирование и строительство градостроительных комплексов из ячеистых бетонов. Принятая программа предполагала строительство около 250 новых заводов АЯБ с доведением его общего выпуска к 1995 г. до 40-45 млн м 3 в год. Важной задачей было снижение средней плотности выпускаемой продукции. "При снижении объемной массы ячеистого бетона можно утоньшить стены и снизить расход материала на 1 м 2 общей площади, что эквивалентно росту производства материала. Так, снижением плотности с 600 до 300 кг/м 3 толщину стены можно уменьшить вдвое, а расход материалов – в 4 раза. Таким образом, 7-кратное увеличение производства ячеистых бетонов в нашей стране следует сопровождать двукратным снижением их объемной массы…" – говорилось в программе. В 1991 г. в бывшем СССР было выпущено 5,7 млн м 3 конструкций изделий из ячеистого бетона, в том числе армированных (панели стен и покрытий) 1,6 млн м 3 , неармированных (крупные и мелкие блоки) – 2,6 млн м 3 и теплоизоляционных плит – 1,5 млн м 3 . Были приняты решения о доведении в 1995 г. объема производства ЯБ изделий до 40-45 млн м 3 . Однако после распада СССР все программы были заморожены. Прогнозируемый рост производства в СССР автоклавных армированных изделий и мелких блоков с 6 до 40 млн м 3 обернулся падением до уровня 3,5 млн м 3 (из них в России – около 2 млн м 3 ).

Советские инвестиционные программы обладали некоторой инерцией. Закупленное в конце 80-х гг. с правом копирования оборудование фирмы "Ytong" было смонтировано в Самаре уже в постсоветское время, и ОАО "Коттедж" начало выпуск блоков из автоклавного бетона в 1995 г. Практически параллельно с монтажом закупленного оборудования "Ytong" в рамках программы вывода советских войск из Германии на пространстве бывшего СССР было построено несколько заводов по выпуску изделий из автоклавного газобетона на оборудовании фирмы "Hebel" (в Липецке, в г. Сертолово под Санкт-Петербургом, комбинат "Забудова" в п. Чисть в Белоруссии). Был запущен завод "Сибит" на оборудовании "Ytong" в Новосибирске. Заводы на импортном оборудовании, запущенные в 1994-97 гг., обеспечили появление на российском строительном рынке более 0,5 млн м 3 газобетонных блоков с высокой точностью геометрических размеров, позволяющей вести кладку на тонкослойных клеевых растворах. Продукция этих заводов, ставшая действительно газобетоном нового поколения, существенно повлияла на конструктивные решения жилых и офисных зданий с монолитным каркасом, старт коммерческого строительства которых пришелся как раз на конец 1990-х гг. До конца 1998 г. инвестиционный климат в России не способствовал притоку частных капиталов в производство строительных материалов. Такая ситуация породила появление и бурное развитие небольших местных производителей неавтоклавного ячеистого бетона. Во многих регионах России понятие "пеноблок" прочно вошло в обиход и стало синонимом понятия "ячеистый бетон". Изменения инвестиционного климата после 1998 г. и последовавший рост спроса и цен на жилье, а также общий рост объемов строительства привели к заметному росту производства автоклавного газобетона (табл. 1.), однако удельный объем производства ЯБ изделий в России остается еще на низком уровне (рис. 1.).

Несмотря на достаточно высокий уровень отечественных научных разработок, ориентиром для отечественной промышленности служат западноевропейские достижения (понижение плотности панелей и блоков вплоть до 300 кг/м 3 ) и высококачественное импортное оборудование (рис. 2.).

В настоящее время основной объем производства приходится на заводы, работающие по технологиям фирм "Wehrhahn", "Xella" ("Ytong"), "Hebel", "Masa-Henke" (Германия), "Siporex" (Швеция, Финляндия), "Durox-Calsilox" (Нидерланды) и др. В 2011 г. в России функционировали 52 завода по производству автоклавного газобетона производительностью более 30 тыс. м 3 в месяц; строится и готовится к запуску еще 21 завод; законсервировано 5 предприятий. Установленная мощность всех построенных предприятий составляет около 8 млн м 3 в год, с учетом заявленной к пуску к 2013 г. она может составить около 14 млн м 3 . На сегодня уже около 85% газобетона в России производят на современном оборудовании, позволяющем обеспечивать требуемую точность геометрических размеров и добиваться высокой прочности при низких значениях плотности. Доля применения газобетона в строительстве в последнее время неуклонно растет, поскольку он является объективно самым дешевым стеновым материалом. Но удельное применение газобетона сильно различается по регионам. Так, в Санкт-Петербурге расходуется около 0,2 м 3 газобетона на 1 м 2 вводимого жилья, тогда как в отдельных областях Цнтрального Нечерноземья – менее 0,05 м 3 . Причиной этого являются строительные традиции, неравномерное распределение производственных мощностей, незавершенность работы по актуализации нормативной базы, регулирующей применение АЯБ.

В 1978 г. в рамках "Международного союза лабораторий по испытанию материалов" (RILEM) были созданы два комитета - 51АLС (Методы испытаний ячеистого бетона) и 78-МСА (Образцовые нормы по проектированию ячеистого бетона на основе методов испытаний RILEM). По результатам многолетней работы упомянутых комитетов в 1993 г. были опубликованы рекомендации RILEM "Autoclaved Aerated Concrete" (Свойства, испытания, проектирование), состоящие из трех больших разделов: 1) рекомендуемая практика, включая нормируемые характеристики материала, расчет и проектирование конструкций, технологические особенности производства; 2) методики определения свойств материала; 3) экономические аспекты применения ячеистого бетона, перспективы его развития и примеры расчета типовых армированных и неармированных конструкций и изделий. Это был первый международный документ, представляющий собой руководство по проектированию зданий и технологии изготовления АЯБ. В нем содержится подробная информация по способам производства и характеристикам автоклавного ячеистого бетона, расчетные и проектные соображения, а также технико-экономические расчеты и оценки. В начале развития производства ЯБ смесь после приготовления заливали в индивидуальные формы, то есть применяли так называемую "формовую технологию", которую используют и по сей день при изготовлении армированных изделий. Агрегатно-поточная технология производства была заимствована из опыта изготовления железобетонных изделий. Данный подход требует огромного количества форм. Коэффициент заполнения автоклава при изготовлении армированных изделий в индивидуальных формах составляет 0,25-0,30, а по резательной технологии 0,40-0,45. При этом расход пара при плотности бетона 500-600 кг/м 3 составляет 250-280 и 165-190 кг/м 3 соответственно. Бортоснастка, находящаяся под постоянным механическим, циклическим и термическим воздействием, требует частого профилактического и капитального ремонта. При переходе на новый вид продукции требуется замена форм. Зарубежные фирмы отказались от изготовления изделий в индивидуальных формах и перешли на резательную технологию. В СССР были созданы два конкурирующих вида технологических процессов и оборудования по резательной технологии - "Универсал-60" и "Виброблок БГ-40". В первом случае после приготовления смеси в вибро- или гидродинамическом смесителе, формирования массива на ударной площадке, набора сырцовой прочности массив освобождают от бортоснастки, специальным захватом переносят из собственного поддона на стол резательной машины и после разрезки на специальной решетке отправляют в автоклав. В варианте "Виброблок БГ-40" отформованный массив на виброплощадке на всем протяжении процесса находится на своем поддоне, что обеспечивает качество даже при нестабильных и невысоких характеристик исходных сырьевых материалов и некоторых отклонениях технологических параметров. Современные технологии предусматривают формование массива размерами 6,0х1,2(1,5)х0,6(0,9) или 6,0х0,9х0,9 м, его разрезку с помощью специальных машин на изделия заданных размеров, что позволяет получать различные по длине, толщине и ширине изделия с разными профилями, пазами, фасками и шпонами в однотипных формах.

Некоммерческое партнерство "Национальная ассоциация производителей автоклавного газобетона" (НААГ) в 2010 г. объединяла 10 производственных структур с суммарной производительностью более 3 млн м 3 в год, что составляло свыше 40% от общего объема установленных мощностей по производству АЯБ в России.

Работа Ассоциации НААГ, начатая в нормотворческом русле, во многом сохраняет свою направленность на оптимизацию нормативного поля для более рационального применения автоклавного газобетона. В 2009 г. принято решение о создании норматива, облегчающего проектирование конструкций с применением АЯБ. Функции основного разработчика и координатора работ взял на себя Научно-технический совет Ассоциации, а разработка отдельных разделов норматива поручается различным учреждениям высшей школы, в которые после деградации отраслевых научных учреждений переместился пульс научной жизни страны. Ассоциация нааг газобетон способствует обмену опытом между предприятиями по вопросам производства, стратегии взаимодействия с поставщиками и практики применения готовой продукции. В дальнейшем будут рассматриваться проблемы, связанные с автоклавным ячеистым бетоном – газобетоном, преимущественно на основе смешанного известково-цементного вяжущего и кремнеземистого заполнителя (газосиликатом).