Бетоны нового поколения
Одна из актуальнейших проблем современного бетоноведения - применение и совершенствование нового поколения бетонов, получивших в мировом научном сообществе название "High Performance Concrete". Появление таких бетонов открыло новую эру в строительстве. Их уникальные свойства: высокая прочность и коррозионная стойкость, водонепроницаемость и морозостойкость, регулируемая деформативность - позволили реализовать такие строительные проекты , о которых еще сравнительно недавно трудно было даже мечтать. Достаточно упомянуть мост через пролив Акаси в Японии с центральным пролетом в 1990 м, туннель под Ла-Маншем, 125-этажный небоскреб высотой 610 м в Чикаго и т. п. Высококачественные бетоны обеспечивают высокие гарантированные параметры эксплуатационной надежности зданий и сооружений в условиях сложных воздействий окружающей среды и нагрузок, значительно сокращают сроки строительства и уменьшают инвестиционные риски. Все это крайне важно для страховых компаний и других финансовых участников, вовлеченных в процесс современного строительства. Широкая номенклатура созданных учеными и специалистами эффективных материалов и выявленных технологических приемов позволили в 80-90-х годах с использованием опытных, опытно-промышленных установок и стендов, а также в условиях промышленного производства отработать принципиально новые эффективные технологические схемы получения новых видов бетонов с широким диапазоном эксплуатационных характеристик за счет варьирования в широких пределах вида сырьевых материалов (вяжущих и заполнителей), разновидностей, способа и стадии введения химических модификаторов и активных минеральных добавок, оптимизации состава многокомпонентного бетона и целенаправленного управления технологией. В российском бетоноведении под высококачественными бетонами понимают легко укладываемые бетоны на гидравлических вяжущих, сочетающие высокие показатели прочностных свойств (классы по прочности на сжатие от В 40 и выше до В 90, что соответствует маркам по прочности М600-М1200 и более) и темпов твердения (прочность в возрасте суток естественного твердения не менее 25-30 МПа) с требуемыми показателями строительно-технических свойств, в том числе:
• водонепроницаемость W 12 и выше;
• морозостойкость F 400 и выше;
• истираемость не более 0,3-0,4 г/см2;
• водопоглощение 1-2,5 мас %;
• высокая сопротивляемость проникновению хлоридов;
• высокая газонепроницаемость;
• регулируемые показатели деформативности (в том числе компенсация усадки бетона в возрасте 14-28 сут естественного твердения).
Впервые в отечественной практике строительства были получены и применены высокопрочные и быстротвердеющие бетоны с прочностью на сжатие до 200 МПа, сочетающие высокие показатели морозостойкости (F 1000 и выше) и водонепроницаемости (W 20 и более) со стабильностью объема и повышенной стойкостью к различным агрессивным воздействиям и высокими декоративными свойствами.
Разрабатывались данные бетоны специалистами НИИЖБа совместно с привлеченными организациями.
В 1985-1998 гг. разработаны:
- теоретические основы получения эффективных высококачественных бетонов различного назначения и повышения эксплуатационной надежности путем управляемого структурообразования на всех этапах производства за счет использования композиционных вяжущих веществ, применения комплексных химических модификаторов и активных минеральных компонентов;
- полифункциональные химические модификаторы бетона различного назначения (суперпластификаторы, , регуляторы твердения и структуры бетона и др.), оптимизированы составы и условия их применения в зависимости от требуемого технического эффекта и способа введения, в том числе при приготовлении бетонных смесей или на стадии получения композиционных вяжущих;
- составы, технология применения широкой гаммы активных минеральных компонентов, в том числе конденсированного микрокремнезема и расширяющих добавок, используемых как при приготовлении бетонных смесей, так и при получении композиционных вяжущих и предназначенных для снижения расхода клинкерного компонента, повышения прочностных характеристик и коррозионной стойкости бетонов, повышения их водостойкости и трещиностойкости, компенсации усадочных деформаций и регулирования процессов структурообразования;
- составы и технология получения композиционных вяжущих, предусматривающая механохимическую активацию компонентов в присутствии полифункциональных модификаторов и минеральных добавок с целью придания цементному камню специальных свойств: высокой прочности (от 60 до 120 МПа), ускоренных темпов твердения, высоких показателей по морозостойкости, сульфатостойкости, отсутствия деформаций усадки и др.
Впечатляет перечень объектов, на которых были применены высококачественные бетоны. Так, например, созданы промышленные образцы технологических комплексов, осуществлено опытное и опытно-промышленное внедрение, а также промышленное освоение различных видов бетонов, в том числе при изготовлении мостовых строений и монолитных конструкций транспортных сооружений из бетонов с повышенными эксплуатационными характеристиками (Московская кольцевая автодорога, транспортный туннель на Кутузовском проспекте, шумозащитные стены автострад и др.), в строительстве торгового комплекса "Смоленский Пассаж", современных офисных зданий (СДМ-Банк), жилых комплексов в Кунцево и Митино, при возведении памятника Петру I (фундаментная плита) и воссоздании горельефов Храма Христа Спасителя из архитектурного бетона, декоративных плитных изделий из высокопрочных бетонов, при производстве сборных железобетонных конструкций специальной и общестроительной номенклатуры по беспропарочной технологии с использованием композиционных вяжущих на заводе ЖБИ-100 (г. Иваново) и промышленном комбинате № 81 (г. Самара), при изготовлении объемно-каркасных модулей для многоэтажных зданий из бетонов с комплексными модификаторами на промышленном комбинате № 55 (Московская обл.). Высококачественные бетоны широко применяются при строительстве монолитных и сборно-монолитных специальных сооружений, покрытий аэродромов, взлетно-посадочных полос, монолитных конструкций стартовых комплексов для космических систем и других специальных объектов. Следует подчеркнуть, что разработанная технология позволяет быстро осуществить диверсификацию производства и перейти на выпуск социально значимой продукции, что позволит обеспечить безопасность зданий и сооружений, повысить их архитектурную выразительность.
За 1985-1998 гг. в строительстве различных гражданских объектов и специальных сооружений с использованием новых бетонов изготовлено и применено более 1 млн. м2 железобетонных конструкций и монолитного железобетона + . Экономический эффект разработки ученых определяется снижением материалоемкости, уменьшением энерго- и трудозатрат и применением техногенных отходов, значительным увеличением долговечности, и, как следствие, увеличением срока межремонтной эксплуатации и снижением эксплуатационных расходов, связанных с функционированием зданий и сооружений и с проведением ремонтных работ, что стало возможным благодаря обеспечению высоких, ранее недостижимых показателей эксплуатационной надежности бетона.
Представляется, что начатый рядом российских организаций комплекс работ имеет хорошую ближайшую перспективу. Развитие транспортного строительства, освоение новых месторождений нефти и газа, в том числе на морских шельфах в условиях воздействия соленых вод, волновых и ветровых нагрузок, увеличение объемов использования подземных пространств и строительство подземных "мини-городов", архитектурный железобетон - вот неполный, но весьма характерный перечень рациональных областей применения новых бетонов.
