Development of the constructional materials production in foreign practice

Введение

Стимулирование развития собственной базы для производства строительных материалов является одним из приоритетных направлений социально-экономического регионального и государственного развития. Правильный выбор строительных материалов и конструкций имеет существенное влияние не только на физическую, но и моральную долговечность зданий, сооружений, инженерных сетей и коммуникаций. Качество строительных материалов можно рассматривать как ключевой фактор, определяющий долговечность и архитектурную ценность созданных объектов, их стоимость и востребованность. Ассортимент и качество строительных материалов в совокупности определяют технические и эстетические преимущества объекта, срок его эксплуатации, в том числе без проведения технического обслуживания и капитального ремонта [1].

Достаточно спорным фактором с экономической и социальной точки зрения является экономичность проекта через удешевление стоимости используемых строительных материалов, поскольку такая экономичность не всегда является целесообразной. Экономия за счет снижения качества и стоимости материалов для отделки, снижает долговечность и эстетическую выразительность здания; низкое качество вспомогательных материалов, которые используются для защитных покрытий или обработки поверхности, может привести к преждевременному старению или разрушению конструктивных элементов, от которых зависит срок службы всего созданного объекта, его устойчивость и жизнеспособность.

Долговечность зданий также определяется долговечностью применяемых строительных конструкций и зависит от условий обслуживания, качества проведенных строительно-монтажных работ, тщательности изготовления и взаимного сопряжения конструкций, соблюдения в полном объеме технических условий и правил производства, выработанных норм и нормативов.

Стремительное развитие науки и техники, изучение объемов потребления строительных материалов различных видов, позволяет утверждать, что спрос на такие строительные материалы как металл, бетон и железобетон, керамика, стекло, древесина, полимеры, будет расти, а инновационные строительные материалы в будущем будут создаваться на той же сырьевой основе, но с применением более прогрессивных технологических приемов и безотходных производств. Рынок строительства требует притока новых материалов с высокими эксплуатационными характеристиками, удлиненным по сравнению с нормативным сроком службы и повышенной надежностью. Инновационные строительные материалы и существующие, опробованные временем и значительными объемами потребления на рынке, должны быть взаимно совместимыми и дополняемыми в целях обеспечения бесперебойности производства. Внедрение инновационных материалов предусматривает, что их свойства заранее определены лучше существующих.

Строительные материалы различных видов и технологии их производства изменялись в соответствии с эволюцией производительных сил и изменением производственных мощностей [2]. Развитие новых направлений науки и модернизация производства, в свою очередь, способствовали открытию таких новых материалов как цемент, бетон, созданию новых искусственных материалов, использованию стекла и металлов в строительстве зданий и сооружений. Расширение и увеличение ассортимента строительных материалов, наличие научных исследований в этой сфере, государственная поддержка инновационных процессов в сфере их производства, привели к выделению промышленности строительных материалов в качестве отельной подотрасли.

Промышленность материалов строительного назначения призвана обеспечить строительство как процесс и как отрасль соответствующими материалами с учетом изменений архитектурных и строительных концепций, различной типологии зданий и технологий их возведения. Продукция отрасли промышленности материалов строительного назначения обеспечивает строительные предприятия и организации необходимыми качественными, экологически чистыми, инновационными стройматериалами и конструкциями. Следовательно, значимая роль данной подотрасли промышленности в экономике любого развитого государства имеет большое значение.

Таким образом, исследование особенностей развития промышленности строительных материалов, ее определяющего влияния на показатели регионального экономического развития и качество жизни населения в отечественной и зарубежной практике – является актуальным научным и практически востребованным направлением.

Целью данной статьи является поиск решений ускоренного развития отечественного рынка строительных материалов на основе рассмотрения зарубежного опыта стимулирования развития производства строительных материалов. Научная новизна заключается в усовершенствовании экономических и организационных механизмов стимулирования развития производства строительных материалов на основе использования лучших отечественных практик и зарубежного опыта.

К задачам исследования отнесены: выявление государств, в которых интенсивно развивается строительство за счет организации и стимулирования собственного производства строительных материалов; рассмотрение экономических и организационных механизмов стимулирования в зарубежной практике собственного производства строительных материалов; выявление особенностей развития производства строительных материалов. Решение перечисленных задач определили структуру данной статьи.

Обзор литературы

Различные аспекты изучения развития производства строительных материалов рассматривались в ряде научных трудов ученых: Абрамова И.Л. [12], Абрамян С.Г. [2], Ашоккумара Д. [4], Блейшвица Р. [9], Бодрунова С.Д. [5], Дикмана Л.Г., Дикмана Д.Л. [15], Колчиной О.Е. [11], Мелехина В.Б., Гамзатова А.Я. [3], Колесова Е. [16], Рыбакова Ф.Ф. [6], Сайдумова М.С. [10], Шаленного В.Т. [13], Юргайтиса А.Ю. [1] и др.

Несмотря на большой интерес к вопросу развития производства строительных материалов, наблюдается фрагментарность и недостаточная изученность рассматриваемой проблемы. Это обуславливает необходимость проведения дальнейших научных исследований.

Теория и методы

Методологическую основу исследования составляют общенаучные методы, такие как анализ и синтез, дедукция и индукция, метод аналогий; экономико-статистические методы, в частности статистического наблюдения и сравнительного анализа; графический метод для наглядного представления информации.

При подготовке статьи использовались труды российских и зарубежных ученых в области изучения производства строительных материалов и особенностей их влияния не технологические, экономические и социальные аспекты государства.

В качестве источников информации использовались данные с сайта Института экономики и права Ивана Кушнира, информационные ресурсы сети Интернет.

Основные результаты

Строительство как отрасль имеет важное народнохозяйственное значение. Развитие строительной отрасли или ее упадок наиболее ярко отображается на региональном уровне как в показателях количественных, позволяющих установить значение в формировании валового внутреннего продукта, так и в качественных, влияющих на развитость инфраструктуры, внешний облик регионов, отзывы жителей о качестве жизни и удовлетворенности условиями проживания в регионе.

Строительные материалы играют важную роль в наш современный век технологий [3]. Хотя их наиболее важное применение - в строительстве, ни одна область инженерного дела не мыслима без их использования. Кроме того, промышленность строительных материалов вносит важный вклад в национальную экономику, поскольку ее продукция определяет как темпы, так и качество строительных работ [4].

Промышленность строительных материалов находится в постоянном развитии, ассортимент выпускаемой продукции расширяется, внедряются новые методы оптимизации производственных процессов. В настоящее время к современным материалам предъявляются повышенные требования [5,6]. Материалы должны быть недорогими, безопасными, экологически чистыми, иметь длительный срок эксплуатации, стойкость к возгоранию, удобство в процессе монтажа или укладки.

В процессе исследования определен перечень государств, в которых развитие промышленности строительных материалов за последние 15 лет значительно модернизировалось. С этой целью произведен расчет показателей значения строительства и промышленности для экономики в разрезе государств (отобраны те, которые занимают наиболее высокие рейтинговые места в развитии строительства в мире) [7]. Кроме того, сформированная выборка позволяет утверждать, что в этих государствах интенсивно используются инновационные технологии в развитии производства строительных материалов. Динамика показателей значения строительства и промышленности для экономики в разрезе отобранных государств, приведены в таблице 1.

Анализ статистических данных определил значимость промышленности строительных материалов как неотъемлемой части и важной подотрасли строительства в региональном аспекте, которую можно считать обеспечивающей подосновой развития строительства.

Таблица 1 – Расчет показателей значения строительства и промышленности для экономики в разрезе государств, %

Согласно таблице 1 доля строительства в ВВП США в 2005-2006 гг. имела тенденцию к росту, однако с 2007-2015 года динамика значительно снизилась, аналогичная тенденция наблюдалась и в Японии, Индии, Франции. Значительный рост наблюдается в Китае, что положительно влияет на долю строительства. Динамика снижения показателей доли промышленности в ВВП отражается по всем странам начиная с 2005 года, что непосредственно связано с нестабильными социально-экономическими и политическими процессами в мире.

Более наглядно, темп роста объемов строительства в промышленно развитых странах отражено на рисунке 1.

Рисунок 1. Динамика развития объемов строительства в промышленно развитых странах в 2005-2020 гг. (систематизировано авторами на основе [7])

На рисунке 1 отражена динамика объемов строительства в промышленно развитых странах с 2005 по 2020 год. Основываясь на показателях темпов роста объемов строительства, можно отметить динамику роста показателей Китая начиная с 2005 года, однако процесс спада показателей начался с 2014 года.

Нестабильность показателей темпов роста объема строительства наблюдается в США, что влияет на развитие производства строительных материалов, такая же динамика темпов роста наблюдается в Японии, Франции и Индии. В промышленно развитых государствах структура строительства современных объектов значительно отличается от существующей в отечественной практике, в большинстве случаев из-за преобладающего строительства малоэтажного жилищного фонда. Преимущество строительства малоэтажных объектов стало причиной целого ряда градаций в структуре производимых материалов строительного назначения.

Так, производство цемента являются отраслью первостепенной важности для строительного комплекса. Ежегодно в мире изготавливается около 1 млрд. т цемента. Промышленность по производству цемента в Индии, США, Китае и других странах стремительно развивается с применением современных инновационных на сегодняшний день технологий и оборудования [8,9].

Для зарубежной практики характерно производство многокомпонентных цементов высокого качества на базе портландцементного клинкера, разного рода добавок природного и техногенного происхождения. За счет применения данных технологий не только значительно снижаются энергозатраты на изготовление, но и производятся цементы с новейшими свойствами. Производство многокомпонентных цементов выросло на территории Евросоюза, Индии, Китая, Японии и других стран и составляет около 80% всего объема всемирного производства.

Промышленное развитие изготовления бетонных и железобетонных сооружений связано с использованием лёгких бетонов и бетонов особо высокой прочности. Ключевым направлением промышленного развития является использование быстротвердеющих цементов, современных типов добавок, армирования, а также применение армирования с использованием синтетических волокон. Перспективным направлением значительного повышения уровня качества производства бетонных изделий является химизация самого бетона – добавление в смесь из бетона реагентов, которые воздействуют на свойства смеси, кинетику затвердевания и особенности показателей готовых изделий.

В зарубежных странах преобладает «сухой» метод производства. Во многих промышленно развитых государствах, таких как Япония, Испания, Германия «сухим» методом производится около 100% цемента, в США около 40% [10]. Сухой метод является наиболее экономичным, он предполагает, что все работы (измельчение, смешивание, усреднение и корректирование смеси) будут производиться с сухими материалами, без применения воды. Линии «сухого» метода, используемые сегодня с декарбонизаторами и теплообменниками современных моделей способствуют снижению удельных затрат горючего материала для обжига клинкера, а также предоставляют проведение газоочистки высокого уровня и дают возможность осуществлять сжигание в декарбонизаторах различных видов горючих материалов, в том числе, без предварительной обработки крупнокусковой бурый уголь, топливные отходы [11,12]. В практике зарубежных стран пользуется популярностью использование различных горючесодержащих отходов, к ним можно отнести изношенные шины. Для помола сырья применяются мощные трубные мельницы с сепараторами, работающими в «замкнутом» цикле помола. На сегодняшний день производительность отечественных трубных мельниц значительно ниже, в большинстве случаев используется «открытый» цикл помола без сепараторов. Преимуществом обладают высокопроизводительные и надежные валковые мельницы, которые дают возможность совместить помол и сушку высоковлажного сырья, которое считается далее непригодным в использования при «сухом» способе производства.

Сборный и монолитный железобетоны остаются одним из наиболее значимых строительных материалов гражданского, промышленного, а также транспортного назначения в новых объектах строительства, дальнейшей реконструкции и последующем капитальном ремонте. Широкому использованию монолитного железобетона способствует применение унифицированной крупнощитовой опалубки, литых бетонных смесей с суперпластификаторами, высокопроизводительных установок для приготовления, транспортировки и укладки бетонной смеси [13].

Большое значение имеет модифицирование свойств бетонов за счет использования добавок. Главными из них являются пластифицирующие добавки - суперпластификаторы. С применением суперпластификаторов в США стали выпускать примерно 80% бетонных изделий. В качестве упрочняющей добавки в зарубежных странах используют микрокремнезем, который считается отходом производства ферросплавов. Эффективным считается его использование совместно с суперпластификаторами, но значительно низкая насыпная плотность микрокремнезема затрудняет его дальнейшую транспортировку, хранение, а также введение его в бетонные смеси.

В США и Канаде в качестве утеплителей чаще всего применяются волокнистые утеплители и строительные пенопласты. Основным видом утеплителей можно считать изделия на основе стекловолокна, которые обладают значимыми преимуществами по сравнению с минераловатными изделиями. Их особенность заключается в производстве очень низкой плотности, и непосредственно предоставляет возможность в дальнейшем их рулонировании в обжатом состоянии, при снятии нагрузки они восстанавливают свой первоначальный объем. В то же время, производство изделий из минеральной ваты значительно меньше, т.к. использование минеральной ваты, которая выработана из горных пород, обладающая лучшими строительно-техническими свойствами (повышенный модуль кислотности), чем применяемая в отечественной практике минеральная вата, которая вырабатывается из доменных шлаков. Синтетическое связующее, применяемое в зарубежных странах, имеет повышенную влагостойкость и меньшую токсичность.

В последние годы в зарубежной практике появляется тенденция на увеличение единичной мощности плавильных агрегатов и технологических линий. Самым значимым видом строительного пенопласта, применяемого в промышленно развитых странах, считается пенополистирол. Мнение о нем как об экологически вредоносном и пожароопасном материале во многих странах неоднозначно [14]. На сегодняшний день более 60% мирового производства приходится на долю основных стран-производителей пенополистирола: США, Франция, Япония [15,16]. Полистирольный пенопласт в основном получают беспрессовым, экструзионным и прессовым способами. Однако в мировой практике широко применяется экструзионная технология, дающая возможность получения продукции высокого качества, в процессе которого производится порядка 50% пенополистирола строительного назначения.

Беспрессовая технология производства пеностирола преобладает в США, однако также применяется и в отечественной практике, где с ее использованием производится практически весь пенополистирол строительного назначения. Однако в зарубежных странах распространение получили изделия из пенополистирола, облицованного листовыми материалами (гладким стеклопластиком, древесноволокнистыми плитами, алюминиевыми и фанерными листами). Экструзионный пенополистирол применяется при дорожно-строительных работах в условиях вечной мерзлоты. Практикуется также метод теплоизоляции зданий путем крепления пенополистирольных плит с наружной стороны стен с последующим покрытием их армирующей стеклотканью и нанесением декоративной штукатурки.

В Китае имеется значительный опыт производства и использования ограждающих конструкций, в основе которых лежит применение жесткого пенополиуретана. Наибольшее разнообразие форм и конструктивных решений характерно для ограждающих конструкций из пенополиуретана с металлическими облицовками.

В современных условиях внимание привлекает опыт производства и использования теплоизоляционных материалов во Франции, где новые нормы теплопотребления и требования к звукоизоляции для жилищного строительства сыграли важную роль в развитии производства тепло- и звукоизоляционных материалов. Важным направлением в модернизации технологии выпуска таких стройматериалов являются производственные методы и решения, которые адаптированы к отдельному типу используемых материалов. Стремительными темпами внедряются инновационные стройматериалы, в том числе композитные, которые повышают эксплуатационные особенности сооружений и зданий, тем самым ускоряется темп строительных работ.

Инновационные полимерные композиты, в том числе конструкции, изделия, изготовленные из них, широко применяются в строительстве во всем мире из-за таких качеств как коррозионная стойкость, высокая прочность. Полимерные композиты, конструкции нашли широкое применение в гражданском и промышленном строительстве, а также в строительстве объектов транспортной инфраструктуры и жилищно-коммунального хозяйства [17]. Использование полимерной композитной арматуры дает возможность увеличить время эксплуатации конструкций в 2 - 3 раза, если сравнивать с использованием металлической арматуры. Учитывая, что вес полимерной композитной арматуры в 10 - 12 раз меньше, чем стальной, то осуществляя ее перевозку, предприятие глобально экономит транспортные расходы. Использование полимерных композитов при возведении мостовых сооружений свидетельствует, что срок эксплуатации таких сооружений от 50 лет и более.

Выводы

Согласно проведенному исследованию с учетом опыта зарубежных стран, нами были выделены тенденции развития производства строительных материалов, а именно:

1. Стремительно развивающееся производство стройматериалов и строительных конструкций на инновационной основе направлено на снижение массы зданий и сооружений. Большинство решений в строительстве и реконструкции объектов ориентированы на внедрение более легких сборно-разборных конструкций. Ускоренными темпами развивается производство «суперлегких» ограждающих конструкций из алюминиевых, стальных, асбестоцементных плит, утепленных высокоэффективными теплоизоляционными материалами, обеспечивающих снижение веса стен по сравнению с традиционными кирпичными.

2. Увеличение масштабов потребления энергосберегающих ограждающих конструкций, сопровождающееся ускоренным производством высокоэффективных теплоизоляционных материалов, дополнительным остеклением оконных проемов, специальной изоляцией стен и другими инновациями.

3. Увеличение доли материалов, которые производятся с внедрением вторичного сырья, а также промышленных отходов в общей структуре материальных ресурсов снижает стоимость материалов и конструкций и дает возможность расширить сырьевую базу. При производстве таких строительных материалов используются отходы тепловой энергетики, металлургической и химической, горнодобывающей промышленности, а также бытовые отходы.

4. Изменения в структуре производства отдельных видов материалов и конструкций отображают, что более перспективными по своей эффективности являются армированные стекловолокном бетоны, которые используются при создании канализационных труб, подпорных стен, автомобильных дорог, тротуарной плитки, штукатурных работах, строительстве туннелей, шахт и выработок и в других областях.

5. Повышение значимости производства новых материалов в научно-техническом прогрессе обеспечивает строительство более экономичными технологическими процессами и способствует созданию прогрессивных видов продукции.

Таким образом, изучение экономических и организационных механизмов развития производства строительных материалов в зарубежных странах свидетельствует необходимости разработки, поддержки на государственном уровне и активной реализации программ развитии материально-технической базы строительства и создания необходимых условий для стабильного развития промышленности материалов строительного назначения.