Предпринимательские стратегии в производстве бетонных изделий

Введение

В настоящее время любая отрасль производства переживает эпоху бурных изменений, вызванных внедрением новых технологий, не стала исключением и строительная индустрия. Так производители бетона активно ищут новые подходы, направленные на повышение эффективности производства. Внедрение цифровых технологий в производстве бетонных конструкций представляет собой новую, но достаточно перспективную область, способную сократить негативное воздействие на окружающую среду и содействовать дальнейшей индустриализации строительной отрасли.

Сфера бетонной и цементной продукции разнообразна и включает в себя целый ряд продуктов, включая цемент, кирпичи, блоки, бетонные трубы и товарный бетон. В 2018 году рынок цемента составлял более 46% всего рынка бетонных и цементных изделий, что эквивалентно более чем 200 миллиардам долларов. Ожидается, что данный сектор будет расти, с ожидаемым годовым темпом роста более 10 процентов [1, 2, 3].

Рис. 1. Рынок бетонных изделий

1. Общая характеристика продукции

Разнообразие продукции включает гидравлический цемент, портландцемент, белый цемент, глиноземистый цемент и клинкерный цемент.

Если же говорить о крупном рынке сбыта бетонных изделий, то таким является Азиатско-Тихоокеанский регион. За ним идет Западная Европа, за которой следуют Северная Америка и другие регионы. Прогнозируется, что в будущем наибольший темп роста на рынке бетона и цементной продукции проявит Восточная Европа и Африка, за которыми последуют Ближний Восток и Западная Европа.

В перспективе на мировом рынке бетона и цемента выделяется важный тренд в сегменте цемента. Прогнозируется, что к 2022 году объем продаж в этом секторе превысит 85 миллиардов долларов по всему миру.

2022 год станет периодом значительных перспектив на мировом рынке других бетонных изделий, особенно в сфере сборных конструкций. Прогнозируется, что годовой объем продаж в этом сегменте превысит 10 миллиардов долларов. Прогнозы также свидетельствуют о значительном росте возможностей на мировом рынке бетонных блоков, труб и кирпича. Ожидается, что годовой объем продаж в этом сегменте превысит 18 миллиардов долларов к 2022 году. Сфера готовых бетонных смесей также переживает активный рост, особенно в жилищном секторе, по прогнозам, к 2022 году ежегодный объем продаж по всему миру превысит 42 миллиарда долларов [4].

2. Современные возможности

В настоящее время существует несколько представляющих интерес способов производства бетонных изделий:

• Способ производства с использованием столов-подъемников: производство осуществляется на неподвижных столах, где формовка блоков происходит с помощью вертикального механизма. Современные столы-подъемники представлены двухслойными агрегатами, где нижняя стальная плита используется для формирования плоских поверхностей блоков. Съемка изделий происходит в вертикальном положении, используя опалубку и специальное оборудование.
• Агрегатно-поточный способ: каждый элемент производится в отдельной форме с последующим перемещением и прогревом в камерах.
• Карусельная техника изготовления: данный способ включает в себя передвигающиеся столы или формы, которые поднимаются с использованием лифта-подъемника. Процесс сушки изделий осуществляется в специальных камерах с применением утеплителя, повышая эффективность производства [5].
• Применение пластификаторов: современные пластификаторы открывают уникальные перспективы. Добавив вещества на основе поликарбоксилатов и полиакрилатов в небольших количествах в бетонную массу, можно получить подвижный раствор, который при этом сохранит структуру и на него будет израсходовано меньше количества воды. Что в свою очередь положительно скажется на последующем процессе заливки формы либо опалубки. Например, добавка пластификатора на основе белого цемента М-400, который изначально не отличается выдающимися свойствами, увеличивает его прочность в полтора раза и снизит показатель водопоглощения на 3%.
• Микрокремнезем: представляет собой аморфный порошок, его внесение в бетон совместно с пластификатором направлено на заполнение промежутков между крупными частицами. Что приведет к сокращению пористости, увеличению плотности и водонепроницаемости материала. Такая технология применяется при создании дорожных покрытий, делая их надежными и долговечными даже в самых неблагоприятных условиях эксплуатации [6].
• Использование заполнителей: материалы, используемые в бетоне, включают гравий, щебень, песок, переработанный бетон и геосинтетические заполнители, составляя до 70-80% общего объема бетонной смеси и оказывая значительное влияние на ее физико-механические свойства. Одним из ключевых критериев качества заполнителей является их чистота, твердость и отсутствие химических или биологических примесей. Различные характеристики заполнителей, такие как форма, текстура, содержание воздуха, состав, влажность и удельный вес определяются для обеспечения качества бетонной смеси. Некоторые из этих параметров успешно переведены в цифровой формат. Подходы цифровой обработки данных используются для оценки индекса формы и морфологических особенностей крупных заполнителей, что позволило установить связь между их формой и механическими свойствами асфальтобетона. Форма заполнителей имеет важное значение для определения необходимого содержания цемента, а также для механических свойств и долговечности бетона. Анализ содержания воздушных пустот в заполнителях проводится с использованием нейронных сетей и методов множественной линейной регрессии с применением специализированных инструментов, таких как NTR2003 и WEKA. Однако оцифровка других свойств, таких как содержание воды, удельный вес и плотность, все еще находится на ранних стадиях разработки [7].

Рис. 2. Оцифровка свойств заполнителя

Рис. 3. Параметры и процесс, используемые для характеристики гидратации цемента

• BIM: технологии информационного моделирования зданий активно развиваются уже несколько десятилетий, внедрение BIM значительно упрощает работу участников проекта, позволяя заранее определить объем работы. BIM обладает неоспоримым преимуществом заключающемся в улучшении цепочки поставок и сокращении отходов.
• UHPC: ультравысокопрочный бетон представляет собой новейшую технологию, в которой волокна составляют лишь 20% состава, остальные 80% – традиционный бетон. Эти волокна, варьирующиеся от полиэстера до нержавеющей стали, обеспечивают бетону прочность и долговечность. UHPC также обладает большим сроком службы по сравнению с обычным бетоном.
• Светогенерирующий бетон: Хосе Карлос Рубио Авалос открыл новую эру в технологии бетона, придавая ему возможность поглощать и излучать свет. Так в течение дня бетон впитывает солнечную энергию и затем освещает все вокруг около 12 часов. Это стало возможным благодаря тому, что он не содержит добавок для кристаллизации, а обладает гелеобразной структурой, которая пропускает свет внутрь. Благодаря этому он не нуждается в искусственном освещении, и поэтому его часто используют на дорогах, мостах и велосипедных дорожках. Световой бетон имеет продолжительный срок службы, достигая около ста лет [8].

Заключение

Таким образом на основании вышеизложенного следует сказать, что бетон представляет достаточно интересный материал. Сфера бетонной и цементной продукции разнообразна и включает в себя целый ряд продуктов, включая цемент, кирпичи, блоки, бетонные трубы и товарный бетон. Рынок производства бетона в России нельзя назвать переполненным – крупных производителей не очень много. Существует огромное разнообразие возможностей в производстве бетонных изделий, позволяющих выделяться среди конкурентов.

1. Сургутов И.В. Инновационные технологии в строительстве с применением методов цифровизации при производстве бетонных работ //Столыпинский вестник. 2022. №7 С.3770-3777.
2. Мухаметрахимов Р.Х., Зиганшина Л.В. Технология и контроль качества строительной 3D-печати // Известия КазГАСУ. 2022. №1 (59). С. 64–74.
3. Reichenbach S., Kromoser B. State of practice of automation in precast concrete production J. Build. Eng., 43 (2021), Article 102527.
4. The Future of the Cement and Concrete Industry. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://marketbusinessnews.com/future-cement-concrete-industry/230068/ (дата обращения 15.03.2022).
5. Современные технологии производства бетонных и железобетонных изделий. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://oz-gbi.ru/stati/sovremennye-tekhnologii-proizvodstva-betonnykh-i-zhelezobetonnykh-izdeliy/ (дата обращения 15.03.2022).
6. Новые технологии в бетоне [Электронный ресурс] Режим доступа: https://qwizz.ru/%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5-%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B8-%D0%B2-%D0%B1%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%BD%D0%B5 (дата обращения 15.03.2022).
7. Digital Transformation of Concrete Technology – A Review. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbuil.2022.835236/full (дата обращения 15.03.2022).
8. 11 новых трендов в технологии бетона. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://concreteunion.ru/novosti-otrasli/11-novyh-tendenczij-v-tehnologii-betona/ (дата обращения 15.03.2022).