Инновации – импортозамещение – инвестиции. Всемирный опыт

А.Б. Тринкер, д.т.н.

«Инновации» (нововведение – широко применявшийся в СССР термин) и «импортозамещение» понятия взаимосвязанные, причём для всех без исключения стран в мире, их следствие – «инвестиции», если проект и технологии экономически выгодны по технико-экономическому обоснованию – ТЭО.

Компания Sika – швейцарский концерн основанный в 1910 году включает 80 филиалов в 70 странах мира, что является развитием/достижением (Development) достойным для творческого осмысления. За 100-летие компания заняла лидирующее в мире положение в разработке новых технологий и строительных материалов.

Использование высокоэффективных химических добавок и суперпластификаторов, позволило получить маловибрационную технологию укладки и уплотнения бетонной смеси и одновременно получить высокомарочные бетоны классов В45, В60, однако по завышенной в десятки раз цене.

Построенный с участием Sika в Шанхае в 2008 году небоскрёб World Financial Center (фото 1) высота которого составляет 492 метра, является самым последним научно-техническим достижением в мировом строительстве и крупнейшим проектом в Китае.

Надо отдать должное высокой организации и автоматизации труда, из отчёта фирмы: «Время непрерывной-безшовной заливки фундаментной плиты толщиной 4,7 м и объёмом 28 тыс. м3 составило 40 часов, а бетонная смесь поставлялась одновременно с 8-ми БСУ с помощью 350 миксеров. Укладка бетонной смеси осуществлялась одновременно с помощью 19 бетононасосов». Строительство производилось в 1997-2008 годах. Построила небоскрёб японская компания Mori Building Corporation.

• Shanghai World Financial Center, высота 492 метра – четвёртый по высоте небоскрёб в мире:
• Бурдж – Халиф, ОАЭ, Дубаи, 2004 – 2010, высота 828 м.
• Башни Абрадж аль-Байт, Мекка, Саудовская Аравия, 2004 – 2011, высота 601 м.
• Тайбей 101, Тайвань, 1999 – 2003, высота 509 м.

Высотные сооружения видны издалека, например 150-метровые градирни Ровенской АЭС, красиво смотрятся за 50 километров, а ночью великолепная иллюминация как в фантастическом кинофильме.

Строительство высотных сооружений всегда привлекало первопроходцев, искателей приключений и отважную молодёжь.

Высотные сооружения и небоскрёбы как символ своего Времени и Достижений в науке, технике и строительной технологии начали строить в начале 1930-х годов в Нью-Йорке. Тогда применяли металлоконструкции, что было очень дорого, стандартно, не обладало необходимой пожаростойкостью (например Эйфелеву башню необходимо красить, защищая от коррозии каждые 7-9 лет).

Перейдя на железобетон появилась возможность значительно увеличить высоту и архитектурную выразительность сооружений, но с высотой росли проблемы в строительстве.

Последние из средне-высотных небоскрёбов поражают своими причудливыми формами и деталями поверхности. Две башни Абсолют Тауэрс по 180 м и 160 м в пригороде Торонто, башня № 1 Блай Стрит в Сиднее высотой 135 м, Палаццо Ломбардия 161 м в Милане и Башня Доха в Катаре высотой 238 м удостоились от «Всемирного Совета Небоскрёбов» (CTBUH) победы в конкурсе «Awards-2012», а башня Аль-Бахар победила в конкурсе „Innovation Awards“ – «Инновационные высотные здания».

Башня высотой 145 м комплекса Al Bahar Towers в Абу-Даби, ОАЭ получила высшую премию как «Инновационное высотное здание» с рекламной формулировкой: «Благодаря особой системе затенения естественный нагрев здания сокращается на 50%, обеспечивая более комфортную среду для его обитателей».

Этот конструктивный элемент повторяет навесную железобетонную панельную солнце-защитную систему жилых зданий сооружённых в Ташкенте, после страшного землетрясения 1966 года, и более пол-века назад называлось просто: «функционально-декоративные ограждения» и никакими заграничными сверх-премиями не было награждено!

Кроме того, если сегодня на крышах небоскрёбов расположенных в тёплых южных странах устанавливают как «инновации» солнечные батареи экономящие энергию, необходимо всем знать что более 60 лет назад в городах, посёлках, кишлаках с жарким до 55 градусов и солнечным климатом Средней Азии СССР на крышах домов устанавливали бочки (иногда применяли топливные баки самолётов) с водой что также значительно экономило энергию.

Отечественный архитектор и конструктор Андрей Станиславович Косинский /1-6/ намного опередил современных иностранных дизайнеров и архитекторов в части проектирования высотных зданий, в 1960-е годы он впервые в Мире проектировал «климатические стены» снижающие перегрев здания и защищающие от солнца, энергосберегающие дома типа «дом-термос», самоохлаждающиеся здания – «потеющий дом», а проект знаменитого «дома-парусника» (осуществлённый в декабре 1999, Бурдж Аль Араб, Дубаи, ОАЭ, высотой 321 м) плывущего против ветра – это его давний приоритет, но за свои настоящие нововведения он не был осыпан премиями как это делают теперь.

А.С. Косинский. Инновационная гостинница в Ташкенте столице Узбекской ССР, построенная в 1966 году

Им были разработаны теории: «прямой зависимости архитектурного формообразования от факторов места и времени» и «роли архитектора как посредника между природой и обществом» – это было в 1983 году, а теперь так строят во всём мире. Опубликованные А.С. Косинским научно-практические труды применяют как законы практически все архитекторы.

Гениальность отечественного архитектора-конструктора-строителя А.С. Косинского в том, что у него учились практически все современные иностранные архитекторы и дизайнеры. Важно понимать, что принципы архитектуры ХХI века были созданы советским архитектором и нововведения/инновации А.С.Косинского привели к реальному строительному прорыву во всех передовых странах мира ХХ1 века.

Самый первый на планете Земля сверх-небоскрёб – это построенная всего-то за четыре года Останкинская телебашня (1963 – 1967) высотой 540 м, осуществлённая в СССР с помощью концепции НВБ – Нестареющего Всепогодного Бетона, рассчитанная на 500 лет службы, и самая высокая в мире дымовая труба на Экибастузской ГРЭС-2 (1986 год) высотой 420 м.

Вместе с тем и другие отечественные сооружения являются пионерными на которых создавались и отрабатывались технологии сверх-высотного монтажа и строительства из железобетона применявшиеся потом в ХХ1 веке во всём мире.

Одно из таких уникальных инженерных сооружений – дымовая труба Киришской ГРЭС в Ленинградской области высотой 320 метров, из осободолговечного бетона. Несущий ж/б ствол возведён в 1979-1980 годах в зимних (!) условиях при температуре минус 30-40 градусов, с рекордной в мире скоростью подъёма опалубки (от 3 до 5 метров в сутки). Строительство осуществлялось в рамках постоянно-действовавшей в СССР программе инновационного импортозамещения по государственным инвестициям, в строительстве принимал непрерывное научно-производственное участие автор данной статьи.

Последовательность возведения сооружения следующая:

1. С помощью суперпластификатора ЛТМ, скользящей опалубки и бетононасоса построен основной наружный несущий ж/б ствол из монолитного бетона с проектными марками М400 (В30), Мрз300 (F300), В8 (W8). Общий объём бетона 15 тысяч м3.
2. Произведён монтаж внутреннего ствола из 6-и метровых сборных панелей-царг из кислотостойкого кремнебетона, с последующим уплотнением швов.
3. Подведены трубопроводы и борова, выполнена аэрозащитная покраска, проведено освещение и осуществлена сдача сооружения.

При строительстве наружного ж/б ствола, полностью от отметки 0,00 до отметки + 320,00 м, применялся в условиях зимних критических (до минус 40 градусов Цельсия) температур, первый из серии самых мощных в мире бетононасосов западно-германской фирмы Putzmeister марки BRA-2100X производительностью 200 м3/час и высотой подачи бетонной смеси до 400 м, который после завершения работ в Ленинградской области, был использован на высотных объектах в Америке.

Фото-отчёт 1982 года западно-германской фирмы Putzmeister после успешно выполненной работы на трубе высотой 320 м Киришской ГРЭС. Приведены фотографии и отчётные материалы западно-германской фирмы после квалифицированного завершения круглогодичной непрерывной производственной работы бетононасоса на строительстве Киришской ГРЭС.

Следует отметить, что бетононасос Putzmeister это единственное (!) заграничное оборудование применённое на указанном высотном строительстве.

Отечественные химические добавки на основе комплексных лигносульфонатов ССБ-ЛСТ и сульфата натрия СН, начало разработки которых положено в Москве в 1947 году /7/ успешно применили для получения литьевой-безвибрационной технологии укладки бетонной смеси, проектных характеристик бетона и сверх-долговечности в условиях высокой агрессивности, безаварийной эксплуатации при 500-кратном за один зимний период переходе через 0 градусов Цельсия /8-11/.

Неоднократно научно и практически доказано – условия климата в России по своим параметрам на несколько порядков более суровые, чем в южных странах, которые строят подобные высотные сооружения.

Как известно из трудов отечественных учёных середины ХХ века, цементы с минимальными удельными поверхностями менее 2000 см2/г применявшиеся тогда для бетонов обладали уникальными свойствами – постоянно и непрерывно в течении неограниченного (!) времени увеличивали прочность, плотность и долговечность бетона, при этом кольматируя трещины и поры.

Применяемые последние десятилетия бетоны на цементах с удельной поверхностью от 3500 см2/г и более с течением времени обладают повышенными усадкой, контракцией, ползучестью, проницаемостью, спадом прочности и низкой долговечностью.

Это было доказано в период строительства Останкинской телебашни, главные проектные требования к которой были предварительно назначены автором бетона Б.Д.Тринкером – В30 (М400) и Мрз 500 (F500) в возрасте 28 суток, однако через 5 лет (1972 год) испытания контрольных образцов бетона выдержанных в условиях конструкции составляли В45 (М600) и Мрз1000 (F1000).

Причём полное отсутствие трещин и раковин в оболочке телебашни подтверждают выводы о правильности требований предъявленных в 1963 году к цементу, заполнителям, добавкам и к бетону. Сегодня прочность бетона Останкинской телебашни достигла B60 (М800), выдержала 1000-градусный пожар (2000 год) в течении 2 суток, а какая будет прочность бетона иностранных небоскрёбов через пол-века, покажет Время.

Вынужденное загрязнение окружающей среды промышленными отходами потребовало разработки и применения соответствующих технологий и материалов для защиты от коррозии. Как показал отечественный опыт разработанные в СССР защитные покрытия на основе полиизоцианата «ПИЦ - К» (одной из разновидностей универсального Полиуретана) весьма долговечны, не токсичны, имеют массу преимуществ перед другими материалами – однокомпонентны и при нанесении на свежий бетон реагируют с щелочами цемента что особенно ценно – пропитывая поверхность бетона и защищая сплошным панцирем от коррозии.

Кубовый остаток «ПИЦ – К» получается при полном отгоне легколетучих компонентов и при частичном отгоне 4-дифенилметандиизоцианата из полиизоцианата марок А и Б, то есть готовый к употреблению продукт. В ХХI веке эти материалы особенно широко применяют и в Германии /12-14/ как для теплоизоляции, так и для восстановительно-ремонтных работ, покрытий, уплотнений, склеивания.

В конце 1970-х годов была разработана и отработана на производстве энерго-малозатратная технология производства особо долговечного бетона в критических погодных условиях России, это были отечественные инновации (импортозамещение), названные «Единая Система Высотного Строительства» /11/, которая включает применение только Российских материалов и технологий, механизмов, приборов:

1. Монолитного бетона и скользящей опалубки.
2. Бетононасосов большой производительности и высоты подачи.
3. Суперпластификаторов на основе лигносульфонатов ЛТМ.
4. Защитных полифункциональных плёночных покрытий „КМЦ“ и „ПИЦ-К“ по свежему бетону для предотвращения коррозии.
5. ТАПП в зимних условиях – Термоактивных Подвесных Покрытий обеспечивающих гарантированные проектные требования при температурах бетонирования до минус 60 градусов Цельсия.

Итак сравнивая по реологии, прочности, плотности, пористости, непроницаемости, морозостойкости и долговечности можно квалифицированно утверждать, что наш отечественный бетон НЕ УСТУПАЕТ бетону фирме Sika, а по технологии зимнего строительства, значительно превосходит!

Производственники обычно задают традиционный вопрос – сколько стоит один кубометр бетона – на земле и на высоте? и попутные вопросы – какая стоимость предлагаемой химической добавки, процент введения в бетонную смесь, вредные испарения и экономическая эффективность в цифрах по сравнению с традиционными добавками?

Компетентные ответы на эти финальные вопросы решают проблему выбора новой технологии, то есть выбора инноваций, которыми должны обеспечиваться только прибыльные объекты.

Выводы:

Отечественные строители имеют огромный непревзойдённый никем, научный и производственный опыт по Инновациям/Импортозамещению/Инвестициям накопленные в СССР, в том числе при возведении сверх-высотных сооружений при любых (!) климатических условиях планеты Земля.

Исторический опыт России в ХХ-ХXI веках требует непрерывного-всестороннего-жёсткого контроля (мониторинга) за расходованием всех инвестиций.

________________________________________________________________________________________________________

Библиография:

1. Косинский А.С. Ремесло или искусство? «Архитектура СССР», № 14, 1976.

2. Косинский А.С. Гимнастика ума или трепет сердца «Архитектура СССР», № 16, 01.02.1982.

3. Косинский А.С. Посредник между природой и обществом, «Архитектура СССР» № 16, 31.07.1983.

4. Косинский А.С. Motivirung der architektonischen Form, «Architektur der DDR» № 1, 1983.

5. Косинский А.С. Выступление на Втором международном биеннале по архитектуре, «Архитетура СССР», № 1-2, 1984.

6. Косинский А.С. От функции к метафункции, «Архитетура СССР», №1, 1990.

7. Тринкер Б.Д., номер патента 87043: Способ приготовления пластимента для бетонов и катализатора для размола цементного клинкера, опубликовано 01.01.1950 (Заявлено 24.12.1948), «Предметом изобретения является способ приготовления пластимента, применяемого в качестве пластификатора для бетонов или в качестве катализатора для размола цементного клинкера».

8. Тринкер Б.Д., Тринкер А.Б. Инструкция по возведению монолитных железобетонных труб и башенных градирен, ВСН.430-82 / ММСС СССР, Москва, 1983, Стройиздат, стр. 1-86.

9. Тринкер А.Б. Покрытия возводятся без лесов, журнал «ВДНХ СССР», Москва, № 9, 1974, стр. 32 – 33.

10. Тринкер А.Б. Опыт применения Суперпластификаторов, журнал «Строительство Атомных электростанций», 1983, № 2, стр. 14 – 17.

11. Тринкер А.Б. Единая система скоростного бетонирования высотных сооружений, журнал «Бетон и железобетон», 1983, № 12, стр. 20/21.

12. Ulrich Meier-Westh «Technologie des Beschichtens. Polyurethane. Lacke, Kleb- und Dichtstoffe. Bau», Vincentz, Hannover, 2007, ISBN 3-86630-896-5, - «Технология покрытий. Полиуретаны. Лаки, клеи, плотные материалы. Строительство».

13. Beder H., «Prüfungsvorbereitung aktuell Hochbau. Für Hochbaufacharbeiter, Maurer, Beton- und Stahlbetonbauer, Schornsteinbauer, Zwischen- und Abschlussprüfung», 2011, EUROPA LEHRMITTEL Verlag, «Контроль подготовки высотного строительства. Для специалистов высотников, каменщиков, бетон- и железобетонщиков, строителей дымовых труб, промежуточные и завершающие экзамены».

14. Bachmann H., Steinle A., «Bauen mit Betonfertigteilen im Hochbau», 2012, Ernst&Sohn Verlag – «Высотное строительство из готовых изделий».