Благодаря взаимодействию Композитного дивизиона Госкорпорации «Росатом» и ООО «Центр полимерных композитов» (ООО «ЦПК») в конце августа в Рузаевке состоялось торжественное открытие второй очереди производственной площадки ЦПК. Успех во многом предопределил огромный потенциал Композитного дивизиона Росатома, который объединяет научно-исследовательский центр и полную производственную цепочку по композиционным материалам — от сырья до конечной продукции. Состоящий из 17 предприятий в 13 регионах РФ дивизион помог мордовскому предприятию создать крупнейшую в стране площадку по производству композитов по пултрузионной технологии и объединить ее с площадками по выпуску изделий методом прессования и литья под давлением, механической обработке композитных изделий и сборке их в готовые конструкции. Объединение в рамках второй очереди в полный цикл всех этих переделов ознаменовало начало нового этапа в развитии композитной отрасли России.
Принявший участие в церемонии открытия глава Республики Мордовии Артём Здунов отметил, что полимерная продукция — по сути, технология будущего — применяется в ключевых секторах народного хозяйства, позволяет создавать новые продукты и способствует развитию инновационных сфер экономики. «Для нас важно присутствие и развитие производства ГК «Росатом» на площадке территории опережающего развития «Рузаевка» в Мордовии. Мы сотрудничаем с госкорпорацией и в рамках поставок своей продукции, объем которых за минувший год вырос в 3,5 раза. Республика оказывает поддержку проекту: предоставляем налоговые льготы и преференции, земельные участки для реализации инвестиционного проекта», — заявил глава Мордовии.
В свою очередь, генеральный директор Композитного дивизиона Госкорпорации «Росатом» Александр Тюнин отметил, что возглавляемый им дивизион является абсолютным лидером в композитной индустрии России. С запуском второй очереди производственной площадки в Рузаевке его производственные мощности возросли с 1 200 до 3 900 тонн в год. При этом расширяется не только производственная площадка, но и открывается самое крупное пултрузионное производство в стране. «Сегодня сделан очень важный шаг в развитии передовых, современных материалов, которые и формируют технологический суверенитет нашей страны и, конечно, открывают новые горизонты развития строительной отрасли», — подчеркнул руководитель дивизиона Росатома.
Хорошо забытое старое
Пултрузия представляет собой технологию непрерывного производства композитных профилей с постоянным поперечным сечением путем протягивания армирующих волокон, предварительно пропитанных полимерным термореактивным связующим, через фильеру, внутри которой происходит формование изделия и отверждение (полимеризация) смолы. Познакомивший журналистов с этой технологией непосредственно на производстве исполнительный директор ЦПК Владимир Кечемайкин обратил их внимание на то, что композит — это сложный материал из нескольких составляющих с заранее заданными свойствами, причем его армирующими элементами являются стекломатериалы. Он показал стеллажи со стекломатериалами, которые используются для производства и внешне напоминают кучу нитей, каждая из которых, пройдя через специальные формообразующие решетки, должна занять свое место для того, чтобы обеспечить необходимую жесткость конструкции. Если нить отклонится в сторону, то конструкция потеряет свои прочностные характеристики. Владимир Кечемайкин подчеркнул, что принцип пултрузии — это вытягивание, которое идет постоянно. Чтобы не прерывать этот процесс, на предприятии организовано круглосуточное производство, и если оно остановится, то смола застынет и придется разбирать, чистить и заново настраивать оборудование.
По словам Владимира Кечемайкина, освоение этой технологии началось еще в 60-х годах прошлого века, когда советские химики разработали метод пултрузии. Но потом у нас в стране о нем, как водится, забыли, и он нашел применение за рубежом. Теперь его возвращают в Россию, но уже на более высоком технологическом уровне. Производители стекловолокна постоянно совершенствуют его состав, и в соответствии с этими изменениями в ЦПК корректируют рецептуру смолы, в чем им здорово помогают компетенции Росатома. Кроме того, на предприятии конструируются новые фильеры — выпущено уже порядка 40 типоразмеров.
Владимир Кечемайкин отметил, что, открывая новый цех, в котором собраны фактически все переделы, предприятие, что называется, разворачивает плечи. Благодаря Росатому удалось не только масштабировать производство композитов, пройдя путь от простейших профилей — лотков кабелей — до больших конструкций, но и запустить уникальное производство полиуретанового профиля, тогда как другие российские предприятия изготавливают его из полиэфирных смол. Производство это высокоавтоматизированное, и максимальное число занятых здесь работников не должно превысить 300 человек. Недостатка в инженерах, обслуживающих линии, технологах, обеспечивающих химические процессы, и операторах пока нет.
Сельская новь
Главным потребителем продукции ЦПК является строительная отрасль, но, чтобы полностью загрузить его заказами, потенциальных клиентов приходится убеждать использовать композиты вместо традиционных строительных материалов. Владимир Кечемайкин рассказал, к примеру, о взаимодействии со строителями, применяющими металлические прокатные изделия. Чтобы заинтересовать их новым материалом, необходимо вникать в проекты, разрабатывать новые решения и предлагать попробовать их применить, потому что практика показывает: жизненный цикл композитов намного длиннее, чем металла. Чтобы композиты стали применяться в российском строительстве так же активно, как и в других странах, приходится буквально нащупывать путь к заказчикам.
Вся эта большая и кропотливая работа уже дает результаты. По оценке Александра Тюнина, глобальный рынок композитных материалов для строительства демонстрирует устойчивый рост на уровне 5-7% в год, возрастают масштабы и количество проектов, в которых активно внедряются композитные материалы. Так, строителей свиноферм и свинокомплексов в достоинствах композитов убеждать уже не приходится: заказов от них у ЦПК хоть отбавляй. В новой системе щелевого пола, которая сейчас используется в агропромышленном комплексе, успешно применяется композитная лага — несущий элемент пола, поверх которого монтируется пластиковый щелевой пол. Применявшиеся до этого оцинкованные лаги под воздействием агрессивной среды, в том числе аммиака, влажности и продуктов жизнедеятельности животных, выходили из строя примерно за три года. Как рассказал «Стройгазете» главный инженер проекта ЦПК, кандидат технических наук Марат Алимов, основной трудностью при создании новой системы была разработка специального стойкого к аммиаку состава матрицы. При проведении натурных испытаний композитной лаги в агрессивной среде, в том числе при воздействии аммиака и химических реагентов, с помощью которых проводят дезинфекцию и профилактику оборудования, проверялись изменения ее несущей способности и физико-механических характеристик по параметру предела прочности при изгибе. Испытания показали, что разработанная матрица действительно стойка к агрессивным средам. Были также проработаны три типа сечения лаги для щелевого пола с высотой лаги 90, 100 и 120 мм. Железобетонная лента, на которую опирается лага, имеет лоток, куда через щелевой пол попадают продукты жизнедеятельности животных и потом выгребаются оттуда.
Примечательно также, что, как сообщил журналистам Владимир Кечемайкин, строители помещений для свиней чаще всего предпочитают композитные лаги ЦПК еще и потому, что они изготовлены с применением полиуретановой смолы. В отличие от лаг на обычной смоле, лаги на полиуретане со временем не «проседают», и, чтобы отличить их от продукции других производителей, в ЦПК окрашивают их в черный цвет, добавляя в смолу специальные пигменты.
Горизонты транспортного строительства
Участникам торжества в Рузаевке были продемонстрированы и шумозащитные композитные панели, которые все шире используются в автодорожном строительстве при устройстве шумозащитных экранов. Металл, из которого изготовлены такие экраны, недолго выдерживает воздействие выхлопов и реагентов, тогда как, по словам Владимира Кечемайкина, композитные экраны можно эксплуатировать 15-20 лет.
Для железнодорожного строительства большой интерес представляет пешеходный настил через пути. В заводском цеху экспонировался композитный профиль, поверх которого было нанесено покрытие, состоящее из кварцевой крупки. Марат Алимов рассказал «Стройгазете», что этот проект сейчас реализуется совместно с РЖД. Он позволит решить проблему, возникающую при устройстве пешеходных переходов через железнодорожные пути с применением резинокордовых и резиножелезобетонных конструкций, для монтажа которых требуется применение тяжелой техники. Композитные настилы в четыре раза легче существующих и позволяют монтировать пешеходные дорожки, не привлекая тяжелую технику, силами всего двух-четырех специалистов.
Перспективно и применение композитных перильных ограждений удерживающего типа. В отличие от повсеместно применяемых сейчас на мостовых сооружениях металлических оцинкованных перильных ограждений, остаточный ресурс которых в условиях высокой влажности и при применении химических реагентов в зимний период времени составляет не более 10 лет, композитные перильные ограждения можно использовать в течение полувека. Причем в ЦПК могут собирать перильные ограждения, которые будут светиться в темное время суток, что целесообразно, если, например, необходимо организовать безопасную пешеходную зону для пешеходов, не устанавливая столбы освещения.
Повышенным спросом пользуются композитные пешеходные мостовые пролетные строения. ЦПК успешно реализовал проект такого строения в Свердловской области на реке Чусовой. Длина каждого из трех пролетов моста составляет 32,5 м. Хотя он пешеходный, но по нему могут проезжать автомобили скорой помощи. По мнению Марата Алимова, увеличение несущей способности этого моста нецелесообразно, так как он рассчитан на проезд машин, вес которых не превышает 3,5 тонны.
В то же время, отвечая на вопрос «Стройгазеты» о том, почему сейчас нельзя перейти от строительства композитных пешеходных мостов к автодорожным, Марат Алимов отметил, что этот инновационный материал еще не изучен при длительной эксплуатации мостовых сооружений и нуждается в мониторинге. Он рассказал, что в цехе ЦПК были проведены натурные испытания композитного пролетного строения и верификация их результатов с расчетными данными. Оказалось, что при распределенной нагрузке на мост, составляющей 22 тонны, внутренние напряжения были сопоставимы с напряжениями, представленными в аналитической пояснительной записке. При этом прогиб в середине пролета составил порядка 10 мм при допустимом прогибе 20 мм.
Результаты этих испытаний обнадеживают, ведь для сборки композитного моста достаточно поставляемого заводом комплекта, включающего все фасонные элементы и метизы, тогда как для возведения моста из металла необходимо привлекать тяжелую технику. Строители композитных мостов выигрывают и на логистике, поскольку композитные элементы в сравнении с металлическими имеют значительно меньшую массу. Чтобы перевезти аналогичную металлическую конструкцию, потребовалось бы четыре фуры, а для транспортировки композитного комплекта для сборки достаточно было одной автомашины.
Тем не менее, по мнению главного инженера проекта ЦПК, необходимо все-таки проводить побольше натурных испытаний, чтобы подтвердить сопоставимость с ними результатов аналитических расчетов. Он считает, что надо изучить, как ведет себя композит при воздействии, например, циклов замораживания-оттаивания. Кроме того, необходимо еще прорабатывать вопросы по стойкости композита к ультрафиолетовому воздействию и разрабатывать еще более стойкие к нему составы.
Мост в будущее
Кульминацией торжества в Рузаевке стало подписание пултрузионного профиля, выпущенного ЦПК, Артёмом Здуновым, Александром Тюниным и генеральным директором ООО «Центр полимерных композитов» Русланом Васькиным. Этот профиль стал символом стремления к инновациям и будущим достижениям еще и потому, что в России пока никто не производил методом пултрузии такую крупную композитную балку, вес которой составляет 102 кг на погонный метр. Такие композитные балки стали частью композитного моста в Свердловской области.
Не случайно, отвечая в рамках пресс-подхода на вопрос «Стройгазеты» о перспективах развития строительной отрасли, Александр Тюнин акцентировал внимание именно на мостостроении. «Преимущество композитов заключается в легкости, прочности и абсолютной стойкости к воздействию водной среды, морской среды, агрессивных сред. На жизненном цикле это дает очень серьезный эффект. Например, не нужно обслуживать, постоянно красить какие-то изделия, поскольку они могут служить 30-40 лет и не терять своих физико-механических свойств. Второе важное преимущество в том, что новые современные решения позволяют облегчать капитальный ремонт и продлевать срок службы несущих конструкций сооружений на 30-40 лет, не останавливая эксплуатацию. Хороший пример для меня — автомобильный мост, соединяющий разные районы города. Очень многие российские города разрезаны рекой. Стандартная ситуация капитального ремонта моста — это 3-4 месяца пробок, объездов за десятки километров и недовольство граждан, жителей наших городов. Соответственно, применяя систему внешнего армирования, композитные решения, мы можем произвести ремонт на треть быстрее, на треть дешевле, не останавливая эксплуатацию моста», — подчеркнул гендиректор Композитного дивизиона Росатома.
В то же время, технология производства подписанного на церемонии профиля нуждается в дальнейшем совершенствовании. Как рассказал «Стройгазете» директор по технологии ООО «Русатом Пултрузия» Вадим Солодушников, скорость производства такой балки пока что небольшая — около 6-10 см в минуту, и ее надо увеличить, используя всевозможные катализаторы. Кроме того, первостепенное внимание уделяется подбору смол российского производства и взаимодействию с их производителями. На вопрос о том, можно ли с помощью такой балки перейти на строительство композитных автодорожных мостов, Вадим Солодушников ответил: «В широком масштабе — да. Для этого нужны своды правил для проектирования композитных конструкций ответственного назначения. Это, наверное, самое главное». В частности, по мнению специалиста, необходимо разработать и утвердить свод правил на конструкции из пултрузионных профилей.
Артём ЗДУНОВ, глава Республики Мордовии:
«Для нас всегда знаковое событие — открытие нового производства, новой очереди. Особенно если это связано с новейшими материалами. С ними легко работать, их проще обслуживать — это важно в промышленности, в сфере ЖКХ»