Бетон и железобетон. Возможности совершенствования.
Ошибочная ориентация в строительстве только на сборный железобетон неизбежно привела к существенным ошибкам и отдельным нежелательным результатам: была заброшена кирпичная промышленность, ликвидированы механизированные предприятия по производству мелких шлакоблоков.
В угоду конъюнктуре выбирались сборные варианты взамен монолитных даже там, где это было нерационально.
Сейчас наоборот - наблюдается неоправданный отказ от сборного железобетона, несмотря на наличие развитой производственной базы, использование которой не превышает 25 процентов. Например, в государственной программе "Жилище" отход от применения сборного железобетона является одним из принципиальных направлений перестройки базы строй индустрии. Думается, это не совсем обоснованно.
Бытующее представление о доминирующем применении в зарубежном строительстве монолитного железобетона неверно. Например, Германия производит ежегодно 32 миллиона кубометров сборного железобетона, то есть почти вдвое больше, чем теперь в России, В США расширяется применение сборного железобетона в мостостроении, в том числе и при сооружении внеклассных мостов методом навесной сборки пролетных строений из сегментов. Этот метод вытесняет строительство монолитных мостов аналогичных пролетов. Всего же в США около 80 процентов мостов сооружается из железобетона, в том числе мосты пролетом до 50 метров сооружаются, кок правило, из сборных предварительно напряженных балочных пролетных конструкций.
Наружные стены многоэтажных зданий практически повсеместно в США выполняются сборными, поскольку бетонирование таких элементов но месте оказывается существенно более трудоемким. В заводских условиях возможно изготовление архитектурных конструкций по двух-трехстадийной технологии с применением в качестве декоративных элементов различной текстуры и фактуры поверхностей, цветовой гаммы, включая отделки из естественного камня или керамики.
К преимуществам сборного железобетона можно отнести возможность в условиях стационарного производства обеспечить стабильное качество продукции через организацию пооперационного контроля, а также возможность достаточно простой разборки при выводе здания из эксплуатации.
Производство сборных конструкций и изделий намного легче поддается автоматизации, а для некоторых технологий и роботизации. Применение химических добавок-модификаторов позволяет широко варьировать свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона в зависимости от способа изготовления.
Новое слово в технологии железобетона - применение само уплотняющихся бетонных смесей. Применение таких смесей, уплотняющихся под действием собственных сил тяжести, позволяет отказаться от вибрации или прессования, позволяет получать изделия требуемой прочности и долговечности.
Принципиальным при проектировании составов таких, смесей является применение тонко дисперсных наполнителей и новых видов добавок – гипо-пластификаторов. Остальные компоненты бетонной смеси - цемент, щебень, песок - такие же, как и для изготовления обычных бетонов.
Впервые бетонные смеси с такими добавками начали применяться в Японии, а сегодня завоевывают все большую популярность и в Европе.
При сооружении в Японии самого большого в мире висячего моста Акаши Койко (центральный пролет 1990 метров) анкерные блоки несущих канатов были сооружены из бетона самоуплотняющегося без вибрации. Всего было уложено 290 тысяч кубометров бетона. Темп бетонирования достигал 1900 кубометров в день. Были разработаны исключительно высокоподвижные смеси с расплывом 45-60 сантиметров.
Из сказанного следует, что сейчас как никогда требуется взвешенный подход к определению рациональных областей применения сборного и монолитного железобетона.
В монолитном железобетоне за последнее десятилетие построены выдающиеся сооружения с рекордными техническими показателями: рамно-балочный мост из высокопрочного легкого бетона пролетом 300 метров в Норвегии, вантовой мост пролетом более 850 метров во Франции, небоскребы высотой более 400 метров в Малайзии, многоэтажный подземный комплекс на Манежной площади в Москве, МКАД.
Известно, что на смену безграничному "техническому прогрессу" в настоящее время выдвигается концепция устойчивого развития современной цивилизации, учитывающая интересы грядущих поколений. И бетону предстоит сыграть роль экологического компенсатора многих издержек технического прогресса.
Наиболее ресурсоёмкий вид человеческой деятельности в мире - производство бетона. Ежегодно его выпуск превышает 2 миллиарда кубометров, что намного превосходит производство других видов промышленной продукции и строительных материалов. Для его выпуска расходуются сотни миллионов тонн цемента, щебня, песка, что требует существенного изъятия естественных природных ресурсов. Именно для производства бетона, могут в широких масштабах использоваться крупнотоннажные промышленные отходы энергетики, металлургии и других отраслей.
Но пока накопление этих отходов со всеми неблагоприятными последствиями в настоящее время существенно опережает объемы их переработки.
Рост переработки и потребления природных ресурсов в строительной отрасли ведет к увеличению отходов, которые образуются как при новом строительстве, так и при выведении из эксплуатации строительных объектов или их реконструкции.
Применительно к производству бетона концепция устойчивого развития может быть расшифрована как применение: долговечных бетонов, требующих в процессе эксплуатации минимальных затрат на ремонт; бетонов с высоким потенциалом переработки как в подвижном, так и в затвердевающем состоянии; бетонов с высоким уровнем использования местных материалов и минимальной транспортировкой составляющих.
В течение длительного времени прочность бетона была основной его строительно-технической характеристикой. В настоящее время появилась возможность управлять технологическими свойствами, такими как подвижность, сохраняемость бетонной смеси, снижение или полное устранение усадки, обеспечение необходимой прочности в заданное время в зависимости от погодных условий при монолитном способе ведения работ или этапов изготовления в условиях завода. Технологические приемы проектирования состава позволяют на стадии эксплуатации обеспечивать необходимую морозостойкость, огнестойкость, ударостойкость, долговечность при агрессивных воздействиях и т. д.
Важное значение имеет вопрос дальнейшего совершенствования различных способов ускорения твердения бетона. В выполнении этих требований особая роль принадлежит различным химическим добавкам-модификатором свойств бетона.
Большое внимание должно быть обращено на разработку новых специальных видов бетонов, исследованию их свойств и установлению областей применения.
Важное направление совершенствования строительных характеристик бетона - его армирование фибровой арматурой - как стальной, так и неметаллической. Помимо свободно распределенной по объему бетона фибры, новым словом является применение углепластиковой или стеклопластиковой арматуры в виде напрягаемых стержней и канатов. Иными словами, в области неметаллической арматуры идут широкие исследования , растет число примеров ее эффективного применения в реальных объектах.
Строительная механика железобетона будет развиваться с учетом появления новых материалов, конструктивных решений и технологий, совершенствования оценки сейсмостойкости сооружений, их надежности и живучести при динамических, знакопеременных и особых воздействиях. Получаемые научные и практические результаты должны находить отражение в нормативных документах по проектированию и технологии изготовления бетонных и железобетонных конструкций.
Предстоит создать общую теорию сцепления арматуры с бетоном и методику ее применения при проектировании различных конструкций. Следует особо подчеркнуть: весьма важное направление совершенствования железобетона -расширение применения предварительно напряженных конструкций, в том числе самонапряженных в различных зданиях и сооружениях.
Во всех странах серьезная проблема - это обеспечение долговечности бетона и железобетона. Снижение долговечности - следствие переноса через тело бетона агрессивных агентов и их взаимодействие с компонентами бетона, в том числе с продуктами гидратации цемента. Но химические реакции, медленно протекающие во времени, накладываются образование микротрещин из-за усадочных температурных или силовых воздействий, а также электрохимические процессы, связанные с коррозией арматуры.
Авторы: Андрей Звездов, директор НИИЖБа, доктор технических наук; Константин Михайлов, доктор технических наук; Юрий Волков, кандидат технических наук.
Источник: Журнал "Строительство, законодательство, обзор прессы", февраль 2009г.
Статьи и обзоры