Организация бетонных хозяйств, общие сведения

Приготовление бетонной смеси — одна из основных функций промышленной базы строительных организаций. Технология приготовления бетонной смеси включает прием и складирование компонентов бетонной смеси — цемента, заполнителей и добавок, складскую переработку этих материалов, включая обеспечение сыпучести в зимнее время, тепловое регулирование, подачу материалов в расходные бункеры смесительного отделения, их дозирование, перемешивание и выгрузку на транспортные средства.
Бетонный завод представляет собой комплекс зданий, сооружений, устройств и служб, обеспечивающих перечисленные выше функции. Особо крупные бетонные заводы иногда называют бетонным хозяйством (обычно на крупных гидротехнических объектах).

Элементами бетонных заводов являются:

- собственно бетоносмесительнал установка, включающая расходные емкости для составляющих, дозаторы, бетоносмесители и различное вспомогательное оборудование;
- склады основных составляющих бетонную смесь материалов (заполнители, цемент, добавки);
внутризаводские транспортные технологические коммуникации (конвейеры, цементопроводы, воздухо-проводы и пр.);
- службы главного механика, электроцех, лаборатория и пр.

В зависимости от конкретных потребностей и особенностей строительства в состав бетонного завода могут входить дополнительные установки и оборудование — для повторной сортировки заполнителей, домола цемента, изготовления льда (для бетона массивных сооружений) и пр. Комплекс бетонного хозяйства, как правило, оснащается собственной компрессорной, а зачастую и котельной. Бетонные заводы небольшой производительности, не имеющие развитых внутризаводских коммуникаций, стационарных складов и периферийных служб, обычно называют бетоносмесительными установками, хотя строго говоря, в их состав входят инвентарные склады и необходимый минимум коммуникационных устройств.
Бетонную смесь приготовляют не только на бетонных заводах и установках, но и в отдельно стоящих бетоносмесителях, а также в автобетоносмесителях, загружаемых на заводах "сухих" бетонных смесей. Приготовление смеси на заводах и в автобетоносмесителях комплексно механизировано, в отдельно стоящих бетоносмесителях механизирован только процесс перемешивания. Ранее в СССР более чем на 20 тыс. бетонных заводах и установках приготовливалось около 300 тыс. м3 бетонной смеси, из которых приблизительно половина расходуется для монолитных бетонных и железобетонных конструкций.

Несмотря на относительную простоту технологического процесса приготовления бетонной смеси ряд организационных и технических проблем в этой области в былые времена не получил достаточно удачного решения. Учитывая огромные объемы производства бетонной смеси оптимизация этого процесса является весьма актуальной задачей.
Основные отечественные и зарубежные технические решения в области приготовления бетонной смеси принципиально одинаковы. Подавляющий объем смеси приготовляют на бетонных заводах и установках "готового" бетона. Заводы "сухих" бетонных смесей при СССР не получили большого распространения в отличие от ряда стран за границей, где в 60-е годы они являлись доминирующими. Так, в 1963 г. в США 69% объема бетона было приготовлено на заводах "сухих" смесей. С 70-х годов началось снижение доли "сухих" смесей. Автобетоносмесители все чаще применялись для перевозки готовых смесей, что позволяло повысить использование грузоподъемности транспортной машины. Сухие смеси применяться при доставке на расстояние более 20—30 км, а также при необходимости доставки бетонной смеси повышенной подвижности. Заводы "сухой" бетонной смеси применяют обычно для линейного строительства — дорожного, водохозяйственного, электросетевого и пр. Наряду с ними для этих объектов, а также для строек с небольшими рассредоточенными объемами бетонных работ применяют инвентарные или мобильные (передвижные) бетонные заводы "готовой смеси". Крупные бетонные заводы возводят на строительных объектах со значительными объемами монолитного бетона и железобетона — гидравлических и атомных электростанциях, металлургических комплексах и прочее, а также в районах концентрированной застройки.

Бетонные смеси в те годы приготовляются строительными организациями для собственных нужд, либо же централизованно с продажей ее по заказам потребителей; в США и ряде других развитых странах основная масса бетонных заводов и установок обслуживает многочисленных подрядчиков по их заявкам. Такие заводы называют коммерческими или заводами товарного бетона. За рубежом с 1960 г. наблюдается бурное развитие производства товарного бетона. В ФРГ за 10 лет (с 1967 по 1972 г.) объем выпуска товарного бетона возрос в 10 раз и приготовлялся 1000 компаниями на 2100 заводах. В 1985 г. в США на заводах товарного бетона выпускалось свыше 70% общего объема бетона, в Японии — свыше 65%, в ФРГ — более 50%; во всех этих странах сохраняется тенденция роста доли товарного бетона. Отечественный опыт связан, в основном, с первой из упомянутых организационных форм. В нашей стране все заводы были ведомственными и только в редких случаях выполняли заказы сторонних организаций.

Полная мощность существующих бетонных заводов значительно превышала объем потребляемой бетонной смеси. Тем не менее на стройках имелся огромный, постоянно пополняющийся парк отдельных бетоносмесителей малого объема, использование которых было связано со значительными затратами тяжелого ручного труда (в 2-3 раза больше, чем на заводах). Количество сравнительно крупных (по отечественной номенклатуре) бетоносмесителей с объёмом готового замеса 1000 литров и более составляло около 7% общего числа бетоносмесителей в стране, а их суммарная мощность порядка 15% общего парка бетоносмесительных машин. На центральных бетонных заводах изготавливают около 30% общего объёма бетона. Несмотря на то, что содержание подобных бетоно-растворных заводов ложится бременем на бюджет строительных организаций, руководители последних выражают против предложений по централизации. Причинои этого являются опасения не получить в необходимый момент бетонную смесь с централизованного завода по причине возможного отсутствия цемента в условиях его острого дефицита. Налицо замкнутый круг, децентрализация — причина дефицита цемента, в тоже время, дефицит цемента — основной тормоз в деле централизации. Единственный выход из этого положения — отказ от сугубо конъюнктурных узковедомственных оценок ситуации в районе строительства при его планировании.

Замена ряда мелких установок центральным бетонорастворным заводом позволило во много раз сократить потребность в рабочей силе, резко уменьшить прямые потери цемента, улучшить санитарно-гигиенические условия работающих. Капитальные вложения на возведение крупного центрального завода значительно меньше, чем необходимые для постройки ряда мелких той же суммарной мощности. Одновременно появляется возможность значительно повысить коэффициент использования оборудования за счет снижения неравномерности работы предприятия, организации диспетчерской службы и пр. Таким образом, основным направлением в области совершенствования технологии и организации приготовления бетонной смеси в стране должно явиться создание индустрии товарного бетона. Бетонная смесь должна стать товаром, который можно заказать в нужном количестве во всех центрах крупного строительства, где обеспечен постоянный сбыт продукции и доставка ее по дорожной сети. Основной путь создания индустрии товарного бетона — строительство комплексно-автоматизированных районных заводов товарного бетона, снабжающих своей продукцией строительные организации вне зависимости от их ведомственной подчиненности. На подобных крупных предприятиях можно повысить качество и удешевить бетонную смесь, ликвидировать перерасход цемента, а также серьезно снизить удельную металлоемкость оборудования. Переход на новые экономические методы хозяйствования станет мощным фактором для решения этого важного вопроса. Для относительно мелких и рассредоточенных строительных работ необходимо создать парк передвижных и инвентарных мелких высокомеханизированных бетонорастворных установок. Важной стороной деятельности бетонных хозяйств является организация их безаварийной эксплуатации. Обычно обязанности поддержания в работоспособном состоянии оборудования бетоносмесительной установки и бетонного хозяйства в целом возлагают на дежурных слесарей и электриков, подчиняющихся сменным руководителям производства, а также на персонал ремонтников, подчиняющихся энергетику и механику завода либо (для небольших предприятий) непосредственно главному инженеру.

Основной задачей сменного персонала является регулировка, смазка, настройка оборудования в междусменные перерывы, а также устранение непредвиденных поломок. Для эффективного использования в эти перерывы ремонтного персонала, работающего в двух смежных сменах, необходимо составление индивидуальных графиков для дежурного персонала. В обязанности основного штата ремонтников входят плановые ремонты оборудования, профилактика электрооборудования, восстановление быстроизнашивающихся деталей и покупного комплектующего оборудования. На стационарных бетонных заводах для этих работ предусматриваются электро- и механические мастерские. Важным фактором поддержания надежности бетонного хозяйства является система оплаты труда ремонтному персоналу, предусматривающая ощутимую долю доплат за безаварийность. При проектировании базы строительных организации в районах нового строительства, либо при развитии мощностей по производству бетонной смеси на основе существующих баз следует рассматривать две самостоятельные задачи:
- оптимизацию размещения мощностей бетонных хозяйств и бетоносмесительных установок по территории района;
- выбор типа бетонного завода и его привязку к площадке.

Эффективность решения первой задачи зависит от принятой организационно-хозяйственной структуры промбазы и, в частности, подчиненности предприятий по производству бетона. Однако и при существующей ведомственной структуре оптимизация размещения бетонных заводов весьма важна для крупных строительно-монтажных объединений и территориальных главков, ведущих одновременно строительство на большом числе объектов, расположенных в одном регионе. Необходимо было найти компромиссное решение, удовлетворяющее ряду противоречивых требований: укрупнение бетонных заводов и сокращение дальности транспортирования бетонных смесей и материалов для их приготовления, повышение технического уровня бетонных заводов и увеличение надежности и регулярности поставок бетонной смеси, снижение материальных и трудовых затрат на производство бетона и сокращение сроков организации этого производства. Указанная задача решается с привлечением современных экономико-математических методов (в частности, с использованием методов линейного программирования). В качестве критерия оптимизации обычно используется минимум приведенных затрат на транспортирование материалов, приготовление бетонной смеси и ее доставку потребителям. В качестве ограничений выступают ресурсы бетонных заводов и транспортных средств, допустимые сроки перевозки бетонной смеси и др. Оптимальное решение поставленной задачи позволяет снизить суммарные приведенные затраты на 10—15%.

Выбор типа бетонного завода и в целом бетонного хозяйства при конкретном проектировании должен производиться в каждом случае по комплексу технических и экономических показателей с учетом климатических условий района строительства, геологических и гидрогеологических особенностей площадки, ее рельефа, количества и особенностей хозяйственной деятельности потребителей бетонной смеси, номенклатуры и подчиненности поставщиков материалов для бетона, расстояний до них и характера транспортных коммуникаций, санитарных и экономических ограничений и пр. Методическая база для учета перечисленных условий при выборе конкретных решений отсутствует. Отдельные попытки выявить тенденции техникоэкономических показателей бетонных заводов разных типов не дали практических результатов. Более того, один из традиционных основных классификационных признаков бетонных заводов — его инвентарность становится не характерным для технико-экономических расчетов. Действительно, к категории инвентарных заводов и установок в свое время относили лишь ограниченное число типов, обычно малой и, реже, средней мощности. В настоящее время к инвентарным формально относят подавляющее большинство заводов, сборка конструкций которых осуществляется на болтовых соединениях.

В ряде случаев поставка конструкций завода в блочном исполнении не предусматривает его последующую передислокацию. В США, к примеру, блоками железнодорожного габарита поставляются элементы наиболее крупных заводов для строительных площадок гидроэлектростанций. Монтаж таких заводов осуществляется за 1,5—2 мес. Многие из так называемых инвентарных заводов правильней рассматривать как разновидность быстромонтируемых стационарных, а не как перебазируемые. Отечественный опыт свидетельствует, что срок эксплуатации инвентарных заводов на одном месте, как правило, превышает срок их окупаемости 3,6 года. Практика эксплуатации инвентарных бетонных заводов показала, что их демонтаж с разборкой по отдельным элементам сложен. Болтовые соединения нередко корродируют, обшивка и щиты утепления при демонтаже частично повреждаются. Из-за нарушения геометрии сборных элементов строительных конструкций работы по монтажу перевезенного на новую площадку инвентарного завода оказываются трудоемкими. Этими обстоятельствами можно объяснить то, что подавляющее большинство смонтированных инвентарных заводов работает как стационарное в районе закончившегося строительства, обслуживая новые строительные объекты при увеличенных радиусах доставки бетонной смеси. Поэтому правильнее проектировать инвентарные заводы в расчете на длительную эксплуатацию на одном месте и предусматривать возможность соответствующей модернизации и ремонта технологического оборудования, как на обычном стационарном предприятии. Блочно-модульная система инвентарных бетонных заводов обеспечивает быстроту монтажных и пуско-наладочных работ, резко сокращая сроки ввода. Исходя из этого современная тенденция проектирования состоит в распространении блочно-модульного принципа не только на бетонный завод, но и на все бетонное хозяйство, включая компрессорную, механические мастерские, конструкции подштабельных галерей и пр.

Нередко выбор технических решений по размещению и компоновке бетонных заводов определяется не столько инженерными соображениями, как ограничениями организационного или административного характера. Так, к примеру, загруженность городских проездов в ряде городов вынуждает устанавливать мелкие приобъектные бетоносмесительные установки из-за опасений частого срыва графика доставки смеси с центрального завода. Несмотря на ограниченность площадей для размещения бетонных хозяйств в черте городов, муниципальные правила ряда стран (например, Германия) ограничивают высоту производственных зданий. Это требует принятия партерной схемы компоновки бетонных заводов. Жесткие ограничения производственных площадей в городах и требования исключить пыление объясняют распространение закрытых, в первую очередь силосных, складов заполнителей.

Для сокращения площади застройки в ряде проектов бетонных хозяйств предусмотрен отказ от склада заполнителей и предельное увеличение вместимости расходных бункеров (заполнителей до 500—700 м³, цемента до 400—600 т). В условиях развитой промышленности нерудных материалов и широкой сети автодорог на этих заводах организована подача заполнителей в мощные расходные бункеры ленточным конвейером или элеватором, загружаемыми непосредственно большегрузными автосамосвалами по диспетчерскому графику. Все современные бетоносмесительные установки рассчитаны на загрузку готовой бетонной смесью автобетоносмесителей. В соответствии с нормами продолжительности и практикой строительства крупных промышленных и энергетических комплексов многие бетонные заводы эксплуатируются 10—15 лет и более. Сложившийся подход к проектированию таких предприятий, как временных, является экономически неоправданным и не соответствующим современной социальной политике по условиям труда персонала.

Одной из важнейших задач по организации эксплуатации бетонных хозяйств является создание служб централизованного ремонта и наладки оборудования и средств автоматики. Решение этой проблемы позволит повысить эксплуатационную надежность бетонных хозяйств и увеличить коэффициент использования мощностей при одновременном повышении качества выпускаемого бетона.

Зернистые заполнители для обычного бетона

Добавки и тонкомолотые вещества

Свежеприготовленная бетонная смесь

Контроль бетона на строительной площадке

Технические требования бетона, заказ, поставка и приемка бетонной смеси

Подготовка бетонной смеси

Укладка бетонной смеси

Выдерживание бетона и уход за ним

Классы экспозиции и особые свойства бетона

Требования в соответствии с классами экспозиции

Тяжелый бетон для защиты от радиации

Массивные строительные элементы из бетона