Многие отечественные строители, не говоря уже об обывателе, воспринимают технологию сверления и резки алмазным инструментом в строительстве как относительно новую, "западную", освоенную отечественными специалистами сравнительно недавно в годы новейшей истории России. И как следствие ведут отчет отечественной истории развития и применения технологии с начала 90-х годов 20 века с появления на отечественном рынке первых западноевропейских производителей оборудования и инструмента для сверления и резки. Эта и подобные версии очень далеки от истины.
В действительности технология сверления и резки алмазным инструментом в отечественном строительстве имеет богатую историю, появилась и развивалась в нашей стране практически одновременно с ее появлением в странах Европы, Северной Америки и Азии, тоесть задолго до распада СССР. Сама технология уходит корнями в горное дело и буровзрывные работы в подземном строительстве, чему Ваш покорный слуга посвятил два десятилетия.
Ниже постараюсь дать основные сведения об истории возникновения, современном состоянии и уровне развития технологии сверления и резки алмазным инструментом в строительстве в наших стране и крае.
История алмазного инструмента начинается в середине 19 века. В августе 1857 года, после многолетних переговоров, в Швейцарских Альпах было начато строительство Мон-Сенисского железнодорожного тоннеля. Протяженность проходки в скальных породах составляла 12,8км, это превышало в два раза протяженность любых ранее строившихся в Европе тоннелей. В аналогичных условиях даже при современном уровне развития технологий, техники и материалов это не является простой задачей, а для середины 19 века это был сложнейший в реализации проект. Из опыта тоннелестроения первой половины 19 века строительство Мон-Сенисского тоннеля должно было бы занять около 25 лет, однако уже первоначальными планами предполагалось, что строительство займет рекордные по тем временам 16 лет. В действительности сроки строительства оказались еще короче, пройдя навстречу свои участки туннеля, французские и итальянские горняки встретились уже 26 декабря 1870 года, а 17 сентября 1871 года в тоннеле было открыто движение. Соответственно, строительство тоннеля заняло всего 14 лет.
Существенного увеличения скорости проходки удалось добиться благодаря таланту, организаторским и личным качествам руководителя проекта итальянского инженера и изобретателя Жермена Соммейе (Germain Sommeiller, 1815 – 1871). Как на этапе подготовки, так и в процессе строительства тоннеля были внедрены многие изобретения, новые материалы, решения и технологии, большинство из которых применяются и актуальны в наши дни: электрическое взрывание, пневматические отбойные молотки, динамит и т.д. Высокая скорость проходки и большой объем буровзрывных работ требовали высоких скорости бурения и ресурса бурового инструмента. Но, в то время ресурс горного сверла в среднем не превышал 3 часов бурения.
История знает множество примеров, когда в нужном месте и в нужное время оказывался нужный человек. Нужным человеком на строительстве Мон-Сенисского тоннеля оказался швейцарский инженер Георг-Огюст Лешо (Georges-Auguste Léschot, 1800 - 1884), ранее получивший известность в часовом деле, где ему пренадлежат изобретения как швейцарский анкерный ход и пантограф для часового дела. В часовом деле еще в 18 веке начали применять рубины и сапфиры из-за их твердости для увеличения долговечности опор и снижения трения в часовых механизмах. В 1862 году Лешо предложил использовать алмазное вооружение для бурового инструмента. Его выбор был не случаен, алмаз является самым твёрдым по шкале эталонных минералов твёрдости Мооса и в 4 раза превосходит по абсолютной твердости рубины и сапфиры, разновидности корунда. Высокая твёрдость обуславливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Георгу Лешо удалось убедить руководство проектом закупить около 100 карат алмазов для изготовления бурового инструмента. Первые же сравнительные испытания показали, что горные сверла с алмазным вооружением по ресурсу на порядок превосходят твердосплавные. Конструкция предложенной алмазной коронки состояла из стального полого цилиндра армированного алмазами по внешней и внутренней сторонам и закреплялась на полой металлической штанге. По полой штанге в забой подавалась промывочная вода, которая помимо выноса буровой мелочи также охлаждала коронку, предотвращая перегрев алмазов и их соединения со стальным цилиндром. Уже в 1863 году его сыном, Рудольфом Лешо, в сотрудничестве с механиком Пиге была разработана первая работоспособная буровая установка с приводом от парового двигателя, которая в дальнейшем применялась в строительстве тоннеля на бурении взрывных шпуров колонковым буровым инструментом с алмазным вооружением.
Позднее были разработаны буровые установки различного назначения в США, Англии, Германии и Швеции, выполнено бурение алмазным инструментом глубоких скважин на нефть и другие ископаемые. В наши дни в горном деле алмазный колонковый буровой инструмент применяется в первую очередь на разведке месторождений твердых полезных ископаемых.
Строителям конца 19 — начала 20 веков были известны достоинства и возможности алмазного инструмента применявшегося в горном деле, барьером на пути широкого распространения технологии алмазного бурения в строительстве была высокая стоимость буровых коронок, при производстве которых в тот период использовались только природные алмазы. Тем более распространение технологии бурения алмазным инструментом в горном деле и увеличение объемов применения алмазного инструмента в обрабатывающей промышленности, в условиях монополии и ограниченного объема добычи природных алмазов, привели в первой половине 20 века к росту стоимости природных алмазов на мировом рынке на порядки. В этих условиях алмазное бурение в строительстве применялось крайне редко, только на объектах повышенной важности или при выполнении специальных работ.
Еще в конце 18 - начале 19 веков после ряда экспериментов ученым стало известно, что алмаз является химическим родственником угля и графита, тоесть формой углерода, открытие натолкнуло на мысль о возможности искусственного создания - синтеза алмаза. Рост стоимости природных алмазов на мировом рынке интенсифицировал исследования и работы в области разработки технологии синтеза алмазов во всех развитых странах в первых десятилетиях 20 века. В 1939 году известный советский ученый-физик Овсей Ильич Лейпунский (1909 - 1990) выполнил термодинамический расчёт линии равновесия графит-алмаз. Согласно расчетов Лейпунского О.И. необходимый минимум давления для успешного синтеза алмазов составлял 60тыс.атм. Одновременно в странах Европы, в СССР и США было предпринято несколько попыток создания установок для воспроизводимого синтеза алмазов, успех был достигнут только в 1953 году, после окончания Второй Мировой войны.
Шведский ученый Балтазар фон Платен (Baltzar von Platen, 1898 – 1984), сотрудничавший с шведской энергетической компанией ASEA (Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget), сконструировал установку в которой кубический образец сжимался шестью поршнями с разных сторон. 15 сентября 1953 года на этой установке были получены первые в мире синтетические алмазы и достигнута цель — воспроизводимый синтез алмазов.
В СССР первые синтетические алмазы были получены в 1960 году в Институте физики высоких давлений Академии Наук, промышленное производство начато в 1963 году.
Окончательное оформление первых полноценных промышленных технологий воспроизводимого синтеза алмазов завершилось только к началу 70-х годов 20 века. Именно тогда и начинается интенсивное развитие, и совершенствование технологии, установок и машин сверления, и резки алмазным инструментом материалов в строительстве.
Если на начальном этапе алмазная коронка применявшаяся в строительстве представляла из себя практически полную копию горных коронок, то в дальнейшем она приобрела оригинальные черты — это тонкостенный цилиндрический корпус с вооружением из отдельно закрепленных алмазных сегментов. На малых диаметрах коронок, до 50мм, используются кольцевые сегменты. За счет малой толщины корпуса коронки в строительстве стало доступным сверление отверстий диаметров от 10мм до 1250мм и выше. Снижение толщины и массы корпуса коронки, и совершенствование технологии производства алмазных сегментов позволили снизить требования к мощности двигателя, и в общем привели к снижению массы и габаритов установок сверления. Например, современной установке с однофазным электрическим двигателем, общей массой 32-40кг, доступен диаметр сверления в железобетоне до 600мм, в то время как в 70-80 годах 20 века установке с трехфазным электрическим двигателем, имевшей общую массу более 100кг, был доступен диаметр сверления не более 250мм.
Помимо развития технологий синтеза алмазов, снижения стоимости алмазного инструмента и себестоимости работ, расширению применения алмазных технологий способствовало так же строительство все более сложных сооружений и самое главное рост требований к качеству на фоне требования сокращения сроков строительства. Понять эти процессы несложно на примере развития технологии сверления алмазным инструментом в СССР.
Как и в других странах, в первой половине 20 века работы по устройству отверстий и проемов, в первую очередь в бетоне и железобетоне, выполнялись малогабаритными станками колонкового бурения разработанными для применения в горной промышленности. Советскими строителями использовался стандарный буровой инструмент, алмазные коронки подбирались под условия из номенклатуры серийно производившихся отечественной промышленностью, так же мелкими сериями производилось несколько моделей установок сверления бетона алмазным инструментом. Ситуация коренным образом изменилась к концу 60-х годов, когда основным производителем установок сверления бетона алмазным инструментом в СССР стал Одесский завод строительно-отделочных машин(Одесский завод СОМ), ныне ООО "Гидропром"(торговая марка "Nova Tec"). Серийное производство первой массовой отечественной установки ИЭ-1801 было начато заводом в далеком 1967 году. ИЭ-1801 применялись на строительстве и реконструкции многих крупных объектов страны, в первую очередь в столице, в Москве.
Показательны два примера, строительство здания Дома Советов РСФСР(ныне Дом Правительства РФ, "Белый Дом") в 1965 - 1979 годах и рекострукция завода АЗЛК начатая в 1968 году при содействии французской компании Рено(Renault). В первом случае впервые на строительстве крупного сооружения все технологические и монтажные отверстия, проемы и шпуры были полностью выполнены установками сверления бетона, во втором случае для монтажа на бетонное основание всего технологического оборудования автоматических линий выполнен большой объем работ по сверлению шпуров под анкерные болты.
Таким образом к середине 70-х годов прошлого века еще советскими строителями был накоплен значительный опыт выполнения работ и эксплуатации отечественных серийно производившихся установок сверления бетона, включая ручные и специальные модификации для сверление вплотную к ограждающим конструкциям и перекрытиям.
Дальше больше. Подготовка к проведению Летних Олимпийских Игр в 1980 году потребовала одновременного строительства и реконструкции десятков объектов в нескольких крупнейших городах страны, помимо Москвы и Подмосковья, мероприятия и соревнования проходили в Киеве, Ленинграде(ныне Санкт-Петербург), Минске и Таллине. Подобный объем работ в ходе реконструкции существовавших сооружений и объектов инфраструктуры, строительства новых сооружений и прокладки сотен километров коммуникаций было невозможно выполнить традиционными методами качественно и в сжатые сроки. Подготовка к Летним Олимпийским Играм способствовала более широкому распространению технологии, оборудования и опыта азмазного сверления и резки бетона в строительстве по стране, в дальнейшем были созданы специализированные подразделения и участки во многих строительных объединениях в столицах союзных республик, и в крупных городах РСФСР.
В СССР были разработаны технологии, стандарты, введены и приняты нормативы, подготовка кадров для строительства осуществлялась учебными комбинатами и центрами горной отрасли по профессиям бурильщик шпуров и машинист камнерезной машины. Стоит отдельно отметить, что именно советская, а ныне и российская практика профессинального обучения и подготовки отражают преемственность, и связь технологии сверления, и резки алмазным инструментом в строительстве с горным делом. В свою очередь специалисты, технология и оборудование находят применение как в строительстве, так и в горном деле, так как благодаря общей программе и единой системе подготовки и аттестации кадров отсутствуют противоречия имеющие место например в большинстве европейских стран, США и Канаде.
В 1984 году на Одесском заводе строительно-отделочных машин было начато производство последней советской массовой серийной установки сверления бетона алмазным инструментом ИЭ-1806 и ее модификации ИЭ-1808. Кстати, несмотря на возраст и распространение более современных установок европейского, американского и японского производства, ИЭ-1806 продолжает успешно применяться отечественными специалистами и по сей день, она отличается простотой, надежностью и высокой ремонтопригодностью. Основной недостаток ИЭ-1806, как и у ее европейских ровестниц, это большая масса - снаряженная установка весит около 90кг, в наши дни этот недостаток используется профессионалами как преимущество. За счет высокой массы установка стабильна и отсутствует необходимость жесткого анкерного или даже распорного крепления установки, что не наносит повреждений промышленным полам и другим покрытиям оснований и перекрытий, позволяя выполнять специальные работы максимально точно, с минимумом затрат времени на подготовку и изготовление вспомогательного инструмента и оснастки. Установка используется либо в оригинальном исполнении либо с заменой сверлильной части на современный сверлильный двигатель.
С начала 90-х годов, после распада СССР и становления независимой России, отечественный рынок стал открыт для современного оборудования зарубежного производства. В настоящий момент основу отечественного парка профессиональных установок сверления бетона составляет продукция известных европейских компаний как Cedima, Tyrolit, Dr.Bender, Weka, Cardi, Gölz, Dr.Schulze, Eibenstock, Hilti, Husqvarna, североамериканской Milwaukee и японской Shibuya. В в силу известных причин в последние три года широкое распространение получили установки различных китайских производителей. За последние два десятилетия в стране были созданы несколько новых современных производств алмазного инструмента, что в принципе, с учетом ранее существовавших производств, способно полностью удовлетворить потребности отечественной строительной отрасли в любых условиях. Выпускаются алмазные сегменты для кольцевых сверл и дисков, в том числе и премиум класса, а так же корпуса сверл и осваивается производство алмазного каната. Ряд отечественных предприятий продвигают свою продукцию и на зарубежные рынки.
В это же время производство профессиональных установок и машин пока ограничено, и представлено только мелкосерийным производством аналогов наиболее удачных европейских стоек установок алмазного сверления и гидравлической установки сверления.
Кубань.
Краснодарский край не остался в стороне от процессов в стране и общих тенденций развития технологий в строительстве. Впервые технология сверления и резки алмазными инструментами появилась у нас в начале 80-х годов прошлого века. В дальнейшем, в новой истории России, реконструкция и строительство морских портов, и гидротехнических сооружений, возросшие объемы жилищного строительства, реконструкция промышленных объектов, подготовка к проведению Зимних Олимпийских игр 2014 года в Сочи создали условия для широкого распространения технологии сверления и резки алмазными инструментами.
