В 50-х годох прошлого столетия доминирующее применение сборного железобетона в строительстве было провозглашено государственной политикой, основным средством ускоренного народнохозяйственного развития страны. Значительные средство стали выделять на науку в этой области, разработку сборных систем зданий и сооружений из железобетонных конструкций, совершенствование технологии их заводского изготовления. В относительно короткие сроки, объем производства сборного железобетона возрос с 6, 2 до 151 миллиона кубометров в год, а в долях с 12 до 60 процентов общего объема применения железобетона. Значительное внимание было уделено развитию предварительно напряженных и легкобетонных конструкций, где были достигнуты результаты, превышающие мировые достижения.
Ошибочная ориентация в строительстве только на сборный железобетон неизбежно привела к существенным ошибкам и отдельным нежелательным результатам: была заброшено 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 стройиндустрии. 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 свойство бетонной смеси и затвердевшего бетона в зависимости от способа изготовления.
Новое слово в технологии железобетона - применение самоуплотняющихся 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 тонкодисперсных наполнителей и новых видов добавок - гипорплостифи катеров. 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 росплывом 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.
Железобетонные телебашни в Торонто и Москве являются самыми высокими в мире отдельно стоящими сооружениями. Сборный железобетон, в традиционном понимании, должен сохранить за собой доминирующее положение прежде всего в массовом строительстве жилых и общественных зданий, том, где имеется развитая база стройиндустрии в изготовлении специзделий (трубы, шполы, свои, опоры, колодцы, коллекторы и т. д.).
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 ресурсоемкий 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.
Важная составляющая концепция "устойчивости" -экологическая оценка эффективности применения различных материалов для строительных целей. Такая оценка жизненного цикла (в буквальном переводе с английского языка Life Cycle Assessment - LCA) включает экологическую оценку воздействия на окружающую среду процесса добычи сырья, необходимого для производство бетона, оценку экологической безопасности, самого производство, оценку эксплуатационных характеристик бетона, включая долговечность, и, наконец, возможности переработки бетона и повторного использования его при выводе из эксплуатации железобетонного сооружения.
Рост переработки и потребления природных ресурсов в строительной отрасли ведет к увеличению отходов, которые образуются как при новом строительстве, ток и при выведении из эксплуатации строительных объектов или их реконструкции.
Применительно к производству бетона концепция устойчивого развития может быть расшифровано кок применение: долговечных бетонов, требующих в процессе эксплуатации минимальных затрат но 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.
Применение бетона как фактора устойчивого развития строительство в Европе получило оформление в виде специального исследовательского проекта, осуществляемого по инициативе ряда международных организаций по цементу и бетону, в том числе БИБМ (сборный железобетон), Цембюро (цемент), ЕРМКО (товарный бетон) и др.
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 морозо-, огне-, 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.
В опытах с ток называемым тонкодисперсным бетоном была достигнута прочность в 800 Мпо на сжатие и 150 Мпа на растяжение. Такой бетон дороже обычного бетона, но существенно дешевле стали.
Важное направление совершенствования строительных характеристик бетона - его армирование фибровой арматурой - кок стальной, так и неметаллической. Помимо свободно распределенной по объему бетона фибры, новым словом является применение угле-пластиковой или стеклоплостиковой арматуры в виде напрягаемых стержней и канатов. Иными словами, в области неметаллической арматуры идут широкие исследования и растет число примеров ее эффективного применения в реальных объектах.
В области металлической арматуры необходимо продолжить исследования в создании свариваемых арматурных сталей повышенной прочности с минимальным содержанием дорогих и дефицитных легирующих присадок.
На очереди задача совершенствования периодического профиля для высокопрочной проволоки и использования ее в арматурных канатах, изучение их анкеровки в различных бетонах.
Пожар на Останкинской телебашне хотя и не повлиял на прочность бетона, но выявил недостаточную огнестойкость напрягаемых канатов, свитых из тонких (1,8 миллиметра) проволок, располагаемых вне бетонного сечения.
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.
Моделирование указанных явлений и разработка критериев их численной оценки являются ключом к созданию методов прогнозирования долговечности бетона и соответственно к управлению этой долговечностью.
Огромный объем результатов обследований возводимых и эксплуатируемых железобетонных конструкций, который ведется в последние годы, к сожалению, слабо анализируется. Между тем системная оценка таких данных помогла бы уточнить ряд важных подходов обновляемой нормативной базы по железобетону, в том числе и в новой редакции СНиП, который сейчас находится в стадии подготовки и должен явиться поворотным событием в части ужесточения требований к качеству и долговечности бетона и железобетона.
Твердение бетона осуществляется через протекание сложных химических реакций, поэтому прочность бетона существенно зависит от качества использованных для его приготовления исходных материалов. Отсюда неизбежно вытекает необходимость строгого контроля свойств всех исходных сырьевых компонентов и технологических переделов.
Сертификация предприятий стройиндустрии на соответствие стандартом серии ИСО 9000 является актуальной задачей на ближайшее время. В развитых странах предприятие, сертифицированное на соответствие требованиям стандарта ИСО 9000, имеет намного больше шансов преуспеть на рынке строительной индустрии. Эти стандарты приняты уже в более чем 60 странах, в том числе и в России, где уже появились отдельные предприятия, сертифицированные по этой системе стандартов. Наличие сертифицированной системы контроля качества продукции избавит предприятие от необходимости получения сертификатов на каждый отдельный вид этой продукции.
В нашей стране длительное время директивная установка на экономию цемента не способствовала получению высококачественных конструкций из железобетона. Так, ГОСТ 12015.0-83 "Конструкции и изделия бетонные и железобетонные сборные" требует, чтобы нормируемая прочность бетона но сжатие в конструкциях и изделиях в момент отгрузки потребителю (отпускная прочность) была ниже класса бетона, указанного в проекте. Этот ГОСТ рекомендует снижать среднюю прочность бетона в изделиях, если на предприятии достигнуто однородность бетона выше нормируемой. Возможности снижения требований к прочности заложены и в нормы на товарный бетон. И это при том, что 90 процентов отечественного сборного железобетона изготавливается из бетонов средних классов В25 и ниже.
Совершенно другие подходы приняты в зарубежной строительной практике. Так, в Рекомендациях Технического комитета по сборному железобетону Европейской организации по стандартизации (ТК 228 СЕ,Н) предписывается изготавливать обычные конструкции из бетона класса не ниже В25, а конструкции с преднапряженной арматурой - из бетона класса не ниже В37. Нормативный коэффициент вариации, характеризующий однородность бетона, в СНиПе принят равным 13,5 процента. В европейских нормах ЕН 1992-1-1 (Еврокод2), для сведения, расчетный коэффициент вариации прочности бетона принят равным 15 процентам, и это при более высокой культуре производства бетона в Европе, более прочных цементах, о главное, наличии развитой системы независимого контроля качества бетона.
Одним из важных элементов процесса объединения развитых европейских стран в Европейский союз является создание единой (гармонизированной) системы евростандартов, обязательных для применения во всех странах - членах Союза.
Прежде всего гармонизации подлежат стандарты на продукцию. Для разработки евростандартов и координации работ в этой области был создан Европейский комитет по стандартизации - (СЕН) в составе многочисленных технических комитетов.
Без активного сотрудничества с СЕН ориентированная на готовые документы гармонизация отечественных стандартов вдогонку с евронормами все время будет отставать на 5-10 лет. Разработанные с трудом в условиях острого недофинансирования российские стандарты могут содержать существенные разночтения с евростандартами прежде всего по методом испытаний. Это сделает невозможным продвижение российской строительной продукции на зарубежный рынок.
Вообще информационное обеспечение развития железобетона явно недостаточно. Основные учебники по бетону и железобетону практически не обновляются. Ряд новых направлений в области технологии бетона не подкрепляется притоком высококвалифицированных специалистов. Международные контакты российских специалистов в области бетона и железобетона носят эпизодический характер. Крупные конференции в нашей стране давно не проводятся.
Российское научно-техническое общество строителей, РААСН, Российская инженерная академия, НИИЖБ, МГСУ, ассоциация "Железобетон" и другие организации наметили проведение в Москве 9-14 сентября 2001 года 1-й Всероссийской конференции по бетону и железобетону. В бывшем СССР подобные конференции проводились регулярно на протяжении более чем 60 лет. Последняя из них состоялась в 1989 году в Казани. Эту традицию решено возродить. Для справок телефон РНТО строителей: 917-70-38.
На предстоящей конференции намечено обсудить состояние и перспективы применения бетона и железобетона в российском и мировом строительстве.
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 2001
