Первые опытные установки для вибропрессования появились в Германии еще до второй мировой войны, но по настоящему широкое распространение получили уже по ее окончании, когда страна приступила к восстановлению разрушенных городов, туда согласно плану Маршалла пришли деньги из‑за рубежа, и объем работ по благоустройству многократно вырос. Это дало толчок разработке оборудования для производства вибропрессованных бетонных изделий. Многие фирмы внесли свой вклад в совершенствование этого метода.
Так, на первых этапах его становления большую роль сыграл производитель вибропрессов - компания Omag, сегодня вошедшая в состав американской компании Besser, где велись интенсивные разработки гидросистем, уплотняющих жесткий бетон до высокой прочности.
Среди производителей оборудования для вибропрессования можно выделить несколько школ, имеющих свои отличительные особенности. В основе «архитектуры» европейской лежит немецкая школа. С некоторой долей условности можно говорить, что европейская школа предпочитает решать технические проблемы через усложнение конструкции оборудования. Поэтому отличительными чертами «европейской» машины являются развитая периферия, высокая оснащенность электроникой, автоматикой и т.д.
В основе американской школы производства вибропрессов лежит «энергетический» подход, стремление использовать «напор» и «натиск», вибростол делается в разы мощнее, чем на аналогичных моделях конкурентов (например, на маленьком столе на три блока ставятся два вибратора по 22 кВт). (Доля энергозатрат в производстве тротуарной плитки не так уж велика, поэтому экономических «тормозов» для такого подхода не существует). Благодаря такому подходу удается в какой‑то степени скорректировать ошибки производителя бетонных изделий в подборе правильных режимов формования.
Российская школа производителей вибропрессов, с одной стороны, безусловно, очень много позаимствовала, особенно на стадии своего формирования, у других школ - европейской (прежде всего, немецкой) и американской, хотя и начала развиваться с некоторым опозданием, тем не менее, внесла огромный вклад в эту область техники и технологии. Во-первых, в виде огромного объема как теоретических, так и прикладных исследований в области теории вибрации применительно к производству бетонных и железобетонных изделий на основе жестких и сверхжестких бетонных смесей вообще и, как сейчас принято говорить, «мелкоштучных» изделий из бетона, в частности.
Во-вторых, в создании самого оборудования, над созданием которого работала целая плеяда выдающихся конструкторов, идеи некоторых из них намного опередили не только «российское», но и «мировое» время. Часть решений, которые они применяли, была основана на систематических исследованиях, объем и кропотливость которых столь велики, что в настоящее время ни повторить, ни продолжить их невозможно. Некоторые были найдены эмпирическим путем в результате постепенной эволюции конструкций. И сегодня, рассматривая конструкции вибропрессов ряда известных мировых производителей, во многих из них специалисту нетрудно увидеть реализацию не нашедших в свое время должного отклика идей представителей фактически уже канувшей в лету «старой» отечественной конструкторской школы, что неудивительно, поскольку некоторые из них, по разным причинам покинув Родину, продолжают работать консультантами или инженерами в западных компаниях.
Наиболее яркой и значимой фигурой среди советских конструкторов вибропрессового оборудования является Лев Исаакович Эпштейн (по мнению некоторых специалистов, даже появлением термина «вибропресс» современная наука о бетоне обязана именно ему). Уже в семидесятые годы прошлого века группа инженеров под его руководством на базе института «НИПТИ Стройиндустрия» в сотрудничестве с Лианозовским опытно-механическим заводом начинают производство первых образцов вибропрессов. В те годы цемент строго фондировался, и стояла задача формовать изделия с минимальным содержанием цемента. Решалась она путем совершенствования оборудования и проектирования составов. Л. И. Эпштейн участвовал в разработке ряда нормативных документов (в частности «Рекомендаций по вибрационному формованию железобетонных изделий», утвержденных директором НИИЖБ 7 июня 1985 г.)
Уже после 1991 года в соавторстве с другими специалистами им были изобретены и запатентованы:
- Установка для полусухого прессования пластинчатых изделий из мелкозернистых строительных смесей;
- Способ изготовления методом полусухого прессования пластинчатых изделий, преимущественно черепицы;
- Агрегат для формования изделий из строительных смесей.
В результате производители вибропрессов в России, из‑за присущих нашей стране особенностей организации науки и производства и целого ряда других причин, пошли своим уникальным путем. Ее отличительные черты: чрезвычайно тщательная теоретическая база, подводимая под всякое практическое решение, и другая особенность - при появлении каких‑то проблем сначала пытаться решать их через упрощение конструкции (может быть, это происходит из‑за скудности технологических средств и возможностей при тщательно проработанной теоретической базе). Пожалуй, одной из слабых сторон отечественной конструкторской школы был своего рода «диктат» инженеров-механиков (они инициировали идеи и доводили их почти до полного логического завершения) над технологами, которые, конечно, привлекались к работе, но уже на более поздних этапах, и слово их не имело должного веса.
Отечественные производители вибропрессов
Говорить о полноценном продолжении традиции производства современных вибропрессов в нашей стране поводов все меньше, и все больше - говорить о ее прерывании и, к сожалению, даже потере. Причин тому много. Одна из наиболее глубоких - сырьевая ориентация экономики, самим фактом своего существования создающая предпосылки для торможения развития национального машиностроения и постепенного замещения его продукции импортом. Этот процесс не может обойти стороной и производителей оборудования для изготовления бетона и бетонных (железобетонных) изделий.
Крайне негативную роль сыграло, говоря казенными словами, нарушение связей «между наукой и производством». Проектирование вибропресса правильнее начинать не с опытов на металле, а с изучения исследований по теории бетона. Так и поступали конструкторы «старой» советской школы. Несколько оторвавшись от «теоретического базиса», конструкторы следующего поколения либо повторяли, либо, в лучшем случае, улучшали сделанное своими предшественниками. Конструкторам третьей волны в отсутствии базы для выхода на современный уровень оставалось только копировать копировщиков.
Неудивительно, что немалая часть конструкций, появляющихся сейчас в России, оказывается предназначенной скорее не для работы, а для своего рода экспериментов над покупателями, которые должны выявить их пригодность. В результате все большее число из них голосует своими деньгами за импортную технику, не желая быть подопытным кроликом, да еще и за свой счет.
В 90‑е годы, сопровождавшиеся резким сокращением заказов у предприятий оборонного комплекса и, соответственно, оттоком оттуда значительной части сотрудников, очень много хороших специалистов в своих областях, но совершенно неспециалистов в части производства строительных материалов (а уж оборудования для их производства тем более), занялись изобретением и производством вибропрессов собственной конструкции. Будучи уверены в том, что инженер, преуспевший в создании танков или зенитных систем, с вибропрессом расправится играючи, они не утруждали себя ни изучением теории, ни знакомством с работой предшественников, ни даже консультациями с профессионалами.
Хотя алгоритм очевиден. Забыть слово - вибропресс. Исходя из названия вибропресс, создается впечатление, что должна быть тяжело нагруженная верхняя часть (ведь если пресс, значит, есть давление; в действительности уплотнение обеспечивает именно вибрация, и ее роль первична; масса пригруза должна быть небольшой, ее задача - задавать вектор уплотнения, т.е. компенсировать уменьшение влияния силы тяжести, вследствие вибрационных нагрузок). Посмотреть все, что связано с виброформованием сверхжестких бетонных смесей:
- изучить расчеты виброплощадок, и особенно в части фундаментов, так как вибросистема состоит из активной и реактивной части;
- внимательно ознакомиться с теорией уплотнения сверхжестких бетонных смесей, в т.ч. и старыми книгами 50-60 годов (здесь потребуется приложить определенные усилия, так как в то время все увлекались виброударными площадками, а не гармоническими колебаниями, но методика расчета там изложена верно).
И обязательно помнить, что вибропресс представляет собой просто один из типов виброплощадки, вокруг которой расположены вспомогательные механизмы, а не наоборот, как думают некоторые изобретатели от оборонного комплекса.
Сегодня большинство успешных фирм, производящих вибропрессованную продукцию, увеличив капитализацию на дешевом отечественном оборудовании, делают свой выбор в пользу импортного. С ним тоже не обходится без проблем. Многие машины «недотягивают» по энергетике. Второй проблемой импортных прессов является отсутствие режимов, позволяющих формовать изделия до максимальной плотности, т.е. процесс формования прекращается после достижения изделием заданной высоты. Однако переделка таких прессов стоит недорого, и многое иностранные фирмы уже взяли на работу консультантов, которые вносят требуемые изменения в конструкцию прессов.
Думаю, что при существующем в настоящее время спросе на вибропрессованные изделия удержаться на рынке смогут только те отечественные фирмы, которые будут «продвигать» импортное оборудование. Надо полагать, что в ближайшее время производство вибропрессов будет перенесено с «запада» в Китай. Тогда их цена станет ниже, чем у отечественных производителей, а качество будет намного выше. Последствия этого спрогнозировать совсем нетрудно.
Вибропрессы из Китая
Сегодня достаточно серьезными конкурентами западных компаний-производителей оборудования для производства бетона и изделий из него становятся фирмы из стран, индустриализация которых началась позже и только сейчас достигла самой активной фазы. Из их числа в России в большей степени знакомы с продукцией турецких и китайских компаний. Произведенные в Турции бетонные заводы установлены по всей России. Но в этой стране работает немало фирм - производителей вибропрессов. Многие из них образовались как совместные с немецкими или использовавшие немецкие технологии.
Особого разговора заслуживает Китай. Про эту страну нельзя говорить так же, как про другие: это совершенно иные масштабы, иной темп, иные перспективы. Там и время, как будто, движется по‑другому. Еще в начале 90‑х годов, т.е. всего полтора десятилетия назад, Китай в огромных количествах закупал технику и оборудование в других странах, в т.ч. и в России. Туда буквально эшелонами шла наша тяжелая строительная техника, например, экскаваторы производства Ковровского и Тверского заводов. В принципе, существовали все условия для производства этих машин в Китае. Инвестиции в развитие машиностроения там были огромные. Но для российской экономики наступили трудные времена, и о каком‑то перемещении технологий и тем более производственных мощностей в другие страны не было и речи. За это время в Китае построили свои предприятия южно-корейские, японские, а также европейские и американские компании. В результате уже не Китай в России, а Россия в Китае закупает строительные машины, и теперь их техника на нашей территории конкурирует с нашими же производителями. И, если посмотреть на восточные регионы, вчистую переигрывает их, а, если на западные, - то сможет сделать это уже в ближайшем будущем. Примерно такая же, может быть, с некоторым временным сдвигом, ситуация с оборудованием для производства бетона и изделий из него. Еще в 1995 году в Китае был всего один завод, производивший бетоносмеситель принудительного действия двухвального типа (провинция Джинсу (Jiangsu), город Чанжоу). Его построила итальянская фирма Sicoma. Стоило ее оборудование тогда весьма дорого (и на тот момент преимущественно возвращалось в Италию и другие европейские страны), а многие китайские строительные фирмы были готовы закупать (и закупали) более дешевое оборудование за рубежом, в том числе и в нашей стране.
Прошло чуть более десяти лет, и только в расположенной между Шанхаем и Пекином провинции Шаньдунь (Shandong) работает порядка 100 фирм, изготавливающих бетоносмесительные установки. А в провинции Фудзянь (Fujian) насчитывается около полусотни фирм, производящих вибропрессы.
Распространение технических знаний и технологий в Китае носит взрывной характер. Закупаются образцы оборудования либо изготовленного на совместных предприятиях в самом Китае, либо за рубежом. Специалисты китайских научно-исследовательских институтов разбирают его на части, делают чертежи всех деталей, с помощью спектрального анализа определяют марки сталей и других материалов, из которых изготовлены те или иные детали (иногда проектирование происходит не по образцам, а, например, по фотографиям). В результате машина конвертируется в комплект сборочных чертежей и полный набор технической документации. И все это не отправляется пылиться в архивы, а сразу же бесплатно рассылается на десятки, а то и сотни машиностроительных предприятий, которые приступают к освоению их производства. В процессе этого освоения вносятся какие‑то дополнения, улучшения и т.д. У 40 из 50 в результате ничего не получается. У пяти получается плохо, у двух-трех - так себе. Но у двух - вполне хорошо. И этого уже достаточно, чтобы привнесенная из‑за рубежа техническая идея бурным цветом проросла на благодатной китайской почве и начала приносить плоды. Благодатной, потому что китайская экономическая модель ставит во главу угла не потребление, а производство, а если помножить это на китайские масштабы, результат получается впечатляющим.
Такое сверхактивное заимствование идей иногда приводит к ситуации «один шаг вперед - два назад». Т. е. простое копирование без четкого понимания контекста, в котором данное техническое решение родилось, иногда приводит к ошибкам. Но это не более чем эпизоды на фоне масштабного движения вперед.
В Китае производится и потребляется половина изготавливаемого в мире цемента. Это означает, что в этой стране строится половина всех зданий и сооружений. И производится примерно такое же количество строительных машин. Пока бетонная техника поглощается преимущественно огромным внутренним рынком. Но количество неизбежно перейдет в качество, и она в огромных количествах начнет «выплескиваться» за пределы страны.
Качество китайских установок становится все выше и выше. В том числе и потому, что китайские специалисты с огромным вниманием относятся к претензиям потребителей, буквально охотятся за ними. Почему? На претензиях и комментариях к ним они учатся. Они перерабатывают их в сырье для своих будущих достижений. На любую рекламацию китайские производители отвечают примерно следующим образом: «…большое спасибо за ваши замечания, благодарим за сотрудничество, нас интересует ваше мнение относительно возможных конструктивных решений, направленных на преодоление данного дефекта».
Многие китайские инженеры, учившиеся и какое‑то время работавшие в Европе и Америке, теперь возвращаются домой. Одновременно набирает силу и другая тенденция: страна становится все более привлекательной для ведения бизнеса и работы, и зарубежные специалисты сами приезжают в Китай. И привозят с собой опыт и знания, что в соединении с имеющимся в стране потенциалом приводит к впечатляющим результатам.
Сильной стороной китайского оборудования является стремление производителя сделать его максимально «неприхотливым» - т.е., не оговариваются какие‑то особенные условия для его эксплуатации, в т.ч. по сырью, горюче-смазочным материалам, регламентам технического обслуживания. Оно отличается высокой ремонтопригодностью, что крайне важно для не слишком технически оснащенных предприятий.
