Публикации »

Состояние и перспективы применения алюминия в строительстве

Сегодня строительные материалы на основе алюминия применяют для изготовления ограждающих, несущих и несуще-ограждающих конструкций. Сюда в первую очередь относятся оконные рамы, двери, фасады, солнцезащитные устройства, готовые строительные элементы, в том числе для зимних садов и оранжерей. Несущие конструкции — глухие стеновые панели, фермы, кровли и т. п. Они находят применение в перекрытиях больших пролетов торговых центров и стадионов, в мостах, сходнях, строительных лесах. Развивается применение несуще-ограждающих конструкций главным образом при сооружении крупногабаритных емкостей для хранения зерна, сыпучих и жидких химических и строительных материалов, цистерн и т. п. Алюминий используют в нагревательном и вентиляционном оборудовании жилых и общественных зданий. В таблице 1 представлены основные области и относительные объемы строительного применения алюминиевых профилей и листов в США.

Табл. 1. Назначения продаж плоского алюминиевого проката и профилей строительного назначения в США

Назначение

 

Доля от общих продаж плоского проката для строительных целей, %

 

Доля от общих продаж профилей для строительных целей, %

 

Двери и окна обществ. зданий

 

3,6

 

32,2

 

Двери и окна частных домов

 

0,9

 

10,7

 

Решетки и ограждения

 

3,9

 

0,8

 

Навесы и тенты

 

3,4

 

4,1

 

Сайдинг и панели отделки для обществ. зданий

 

46,6

 

0,2

 

Крыши и сайдинг для индивид. строительства

 

1,7

 

0,2

 

Крыши и сайдинг для сельск. строительства

 

1,7

 

0

 

Кровли общественных зданий

 

1,9

 

0,2

 

НИОКР зданий и конструкций

 

0,2

 

0,9

 

Производственные помещения

 

2,1

 

2,8

 

Короба, каналы

 

2,1

 

0

 

Вентиляционные решетки, каналы

 

2,1

 

3,1

 

Другие нагреватели и кондиционеры

 

1,1

 

1,2

 

Ограждающие стены и фасады

 

1,1

 

19,6

 

Дорожные знаки и сигналы

 

1,3

 

1,4

 

Освещение дорог и парковок

 

0,2

 

0,3

 

Мосты, улицы и шоссе

 

0,6

 

0,5

 

Ливневые спуски, водосточные желоба

 

17,4

 

0,5

 

Ливневые емкости

 

0

 

3,1

 

Строительная арматура и принадлежности

 

0,2

 

0,5

 

Оконные жалюзи

 

1,9

 

0

 

Широкое применение конструкций из алюминия в строительстве обусловлено его известными достоинствами:
1. Высокая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов, применяемых в строительстве;
2. Высокая технологичность при обработке, открывающая возможность реализации разнообразных технических и эстетических решений;
3. Высокая адгезионная способность при определенной подготовке поверхности обеспечивает возможность нанесения разнообразных защитно-декоративных покрытий — оксидных (анодно-оксидных), красок, эмалей, приклеенных пластиковых пленок и т. п.;
4. Возможности новых выразительных и эффективных архитектурных и конструкторских решений достигаются за счет малого собственного веса алюминиевых конструкций; хотя модуль упругости алюминия меньше модуля упругости стали, тем не менее вследствие малого удельного веса алюминиевая пластина, например, в 2 раза легче стальной при одинаковой жесткости; по данным американских и скандинавских мостостроителей, собственный вес алюминиевой конструкции в 2–3 раза меньше веса стальной и до 7 раз меньше веса железобетонной конструкции при одинаковой несущей способности; известная демпфирующая способность алюминия обеспечивает сейсмическую стойкость сооружений из алюминиевых конструкций;
5. Повышенная прочность и пластичность при низких температурах (при –70 0С повышение предела прочности составляет 5–10%, рост относительного удлинения — почти в 2 раза), отсутствие хладноломкости обусловливают особую эффективность использования алюминиевых конструкций в полярных условиях;
6. Полное рециклирование алюминиевых строительных конструкций.

Табл. 2. Товарная структура потребления профилей из алюминиевых сплавов в России в 2005 г.

Область применения

 

Доля (%)

 

Архитектурные профили

 

55

 

Интерьерные профили

 

15

 

Профили для машиностроения

 

15

 

Стандартные профили

 

10

 

Чертежные профили

 

5

 

Табл.3. Перспективы применения в строительстве алюминиевых профилей и листов  в России

-

2002 г.

 

2005 г. 

 

2010 г. 

 

Соотношение лист/профиль, %

 

15/85

 

23/77

 

40/60 

 

Профили (тыс. тонн)

 

85

 

105

 

135

 

Листы (тыс. тонн.)

 

15

 

35

 

90

 

В том числе листы, окрашенные в рулоне (тыс. тонн)

 

 

15

 

45

 

Перечисленные достоинства определяют важнейшее преимущество строительных материалов и конструкций из алюминия, особо ценимое в современных условиях, — сравнительно низкую стоимость жизненного цикла, хотя первичные расходы на изготовление алюминиевой конструкции высоки: эксплуатация и поддержание в рабочем состоянии ниже, чем у всех остальных конкурирующих материалов, учитывая весьма длительный жизненный цикл сооружений. Исследования, проведенные совместно американскими и европейскими специалистами в течение 8 лет в 7 различных средах (морских, тропических, промышленных), показали, что при идентичных условиях испытаний и одинаковых органических защитных покрытиях коррозионная стойкость алюминиевых образцов существенно выше даже предварительно оцинкованной стали. Потеря веса алюминиевой подложки указанных окрашенных образцов была настолько незначительна, что их использовали для определения потери веса покрытия. Очевидно также, например, что несравнима долговечность и необходимость ремонта у крыши из алюминия и кровли из рубероида с битумом. Таких примеров можно привести множество.

Известно, что 40% энергии, потребляемой человечеством, расходуется на содержание жилища и обеспечение комфортных условий жизни. Группа европейских специалистов провела исследование «Эффективность длительного использования алюминия в строительстве». В работе показано, что со временем растет интенсивность применения алюминия в различных элементах и оборудовании зданий. При этом, чем активнее используются возможности алюминия, в частности в жилых зданиях Норвегии, тем меньше суммарная потребность в энергии на их жизненный цикл, то есть на строительство здания включая производство материалов, на обслуживание и жизнеобеспечение. Так, в ультрасовременном здании помимо содержащих алюминий теплоизолирующих стеновых панелей и установок для рекуперации тепла отходящего воздуха и воды имеются встроенные в алюминиевую кровлю на легких алюминиевых конструкциях устройства для подогрева воды солнечными лучами и солнечные батареи из того же металла. Это обеспечивает снижение расхода энергии на жизненный цикл в 3–5 раз по сравнению с используемым ныне жилищем.

По объемам применения в строительстве основным алюминиевым полуфабрикатом являются прессованные профили: от 55 до 60% всего алюминия, использованного на эти цели, что составляет более половины всех прессованных изделий, потребляемых развитыми странами. В основе столь широкого использования прессованных профилей в строительстве лежит возможность получения в процессе производства максимально эффективных сечений как с точки зрения несущей способности, так и с точки зрения монтажа конструкций. Прессование обеспечивает выполнение оптимальной формы, соотношение размеров элементов профиля и высокую точность исполнения, что открывает возможность создания широкого ряда архитектурных систем. В объединенной Европе действуютболее 200 заводов, производящих 1,3 млн. т прессизделий в год; 70% этих предприятий — независимые производители. При этом такие европейские страны, как Италия и Испания, показывали в последние 20 лет весьма высокие темпы роста продаж прессизделий (7,5% и 9% в год соответственно).

Материалы и конструкции с покрытиями занимают 95% всего строительного применения алюминия. Европейское строительство поглощает 79% всего окрашенного алюминия, в том числе более 70% — листы с покрытием, в США несколько менее 60%. Покрытия наносятся на профили на специальных линиях поштучным методом. Для нанесения покрытий на плоский прокат применяют как поштучный, так и рулонный процессы. Поштучное нанесение покрытий в листах имеет одно неоспоримое преимущество: поскольку покрытие как правило наносится на готовое отформованное изделие (сайдинг, профилированный лист и т. п.), есть возможность использования наименее пластичных и, соответственно, наиболее прочных и твердых покрытий. Однако если лист при его монтаже в конструкции подвергается незначительным деформациям или сама конструкция работает в условиях, не требующих особой износостойкости и прочности, преимущества рулонного нанесения неоспоримы. Они определяются известными достоинствами непрерывной обработки ленты в рулоне. Сюда относятся: равномерность толщины покрытия, однотонность и сохранение постоянного рисунка, равномерность адгезии, постоянство свойств покрытия, максимальная автоматизация управления процессом, минимальное количество отходов металла, потерь краски, расхода энергии и вытекающие из этого финансово-экономические выгоды.

В России сегодня соотношение применения полуфабрикатов в строительстве имеет следующий вид: 85% профилей и 15% листа. Отличие российского соотношения между профилями и плоским прокатом от мирового (55–60% к 45–40%) можно объяснить, проанализировав распределение алюминия по видам применения в строительстве (табл. 1). Из таблицы следует, что более половины общего применения листа приходится на сайдинг общественных зданий, ливневые спуски и водосточные желоба из алюминия, которые в российской строительной практике пока не находят применения.

По оценкам «Инфомайн», в России за последние 6 лет объем производства профилей из алюминиевых сплавов увеличился более чем в три раза. Темпы роста объемов выпуска данной продукции составляют от 17,5 до 33% в год.

Для насыщения рынка отечественной продукцией необходимо развить мощности по финишной обработке алюминиевых полуфабрикатов, используемых в строительстве до 150–210 тыс. т в год. По профилям прирост мощностей может составить от 20 до 70 тыс. т,а по листам, где производство находится в зачаточном состоянии, — от 55 до 85 тыс. т. Из этих объемов от 20 до 40 тыс. т (от 30 до 50% общего производства листов с покрытием) могут составить мощности линий для окраски рулонным методом. Необходимо также создание производства слоистых строительных материалов, поскольку определенную часть окрашенных листов используют в составе композитов. Таким образом, объем российского рынка алюминия строительного назначения может достичь к 2010 г. значения $0,7–1,1 млрд. в год — в виде листов и профилей с покрытиями, и до $2 млрд. — в виде готовых конструкций.

Учитывая значимость проблемы, московская компания «Алюсил МвиТ» и Ассоциация прессовщиков алюминия (НО «АПРАЛ») завершают подготовку к проведению II Международной конференции и выставки «Алюминий в строительстве», которая состоится 17–19 октября 2006 г. Организаторы конференции приглашают к совместной работе всех основных участников мирового бизнеса, связанных со строительным применением алюминия: архитекторов и конструкторов, прессовщиков и специалистов по финишной обработке алюминия, производителей алюминиевых строительных материалов и конструкций.

Автор: В. В. Авдеев
Дата: 02.10.2006
Журнал Стройпрофиль 6-06
Рубрика: металлические конструкции




«« назад