Бетонные инновации

Ставший уже легендарным строительный материал — бетон — обретает все новые и новые свойства

За последние 20 лет бетон находит все более широкое применение в строительстве, вытесняя другие строительные материалы и прежде всего — стальной прокат. В итоге сегодня объем его использования в два с лишним раза больше, чем всех остальных строительных материалов вместе взятых.

Специалисты считают, что уровень производства бетона и железобетона в значительной мере определяет уровень всей промышленности строительных материалов и строительства в целом. В России на производство сборного монолитного железобетона расходуется более 70% всего цемента и 30% нерудных материалов.

Наука требует денег. А инновации — их приносят

В последние годы в технологии производства бетона произошел значительный прогресс, который стал следствием строительного бума, начавшегося полтора десятилетия назад. Он проявился в появлении целого ряда поистине уникальных строительных объектов. Их возведение стало возможным во многом благодаря разработкам отечественных ученых-бетонщиков, работающих в головном институте — НИИЖБе. Они смогли в короткие сроки модернизировать технологию производства бетонов, внедрить в практику новые — модифицированные — бетоны.
Прежде всего речь идет о высокопрочных бетонах от классов В-60 до В-100. Причем это не лабораторные исследования — все эти бетоны уже уложены в сотнях тысяч кубов на целом ряде объектов, в том числе, в зданиях комплекса Москва-Сити.
В числе «бетонных» инноваций — бетоны сверхнизкой проницаемости и с повышенной коррозионной стойкостью, обеспечивающие долговечность конструкции без вторичной защиты, с морозостойкостью более 1000 циклов и водопроницаемостью более 20 атмосфер.
Кроме того, ученые института разработали и внедрили бетоны на многокомпонентных цементах В-50, В-40 с водопроницаемостью более 16 атмосфер, морозостойкостью 1000 циклов. Существенно, что в технологии этих бетонов использованы новые типы добавок — органоминеральных модификаторов, которые являются поликомпонентными порошкообразными продуктами. Такие бетоны снимают проблему преждевременного исчерпания эксплуатационного ресурса железобетонных конструкций. И, конечно, особенно перспективно их применение в высотном, большепролетном, уникальном и транспортном строительстве.
 
Бетон на стекле

Новым словом в науке стали бетоны на стеклогранулятах.  Это — совершенно новый материал! Стеклогрануляты представляют собой обжиговые заполнители типа керамзита, только в качестве предварительной стадии шихта смешивается с щелочным компонентом с образованием гидросиликатов натрия и алюминия. Что, собственно,  и придает такому грануляту высокую прочность и пониженное водопоглощение. На этих бетонах удалось достичь фантастического результата. В НИИЖБе сейчас устойчиво получают бетоны плотностью 500 кг/куб.м с коэффициентом теплопроводности 0,12 в сухом материале, а в зоне В — 0,14—0,15. Это позволяет взамен трехслойной наружной панели создать однослойную с аналогичными тепловыми характеристиками — без использования утеплителя! Какие плюсы для домостроения это сулит, долго объяснять не надо — сегодня всем хорошо известны проблемы, которые возникают в домах с многослойными панелями наружных стен.
Сейчас уже есть реальная возможность такую панель выпускать и вполне возможно, что уже в следующем, или даже в нынешнем году начнется строительство завода по производству этого материала.

Новым бетонам — новую арматуру

Для армированного бетона НИИЖБ сегодня предлагает новые виды как стальной, так и неметаллической композитной арматуры.
Отличительной особенностью новой стальной арматуры (дополнительно микролегированной ниобием и ванадием), рекомендуемой для массового применения, является сочетание высокой прочности с высокой пластичностью. Это обеспечивается специальным химическим составом и технологией производства. Исследования показали, что такая арматура может применяться в широком диапазоне температур — до 700°, свариваться всеми способами сварки с достаточной прочностью. Применение такой арматуры позволяет экономить до 57% стоимости металла.
Применение новых видов бетона на смешанных вяжущих, легких и особо легких бетонов обозначило проблему сохранности находящейся внутри них арматуры. Для ее решения ученые разработали несколько видов неметаллической композитной арматуры. Это стеклокомпозитная, базальтокомпозитная и базальтокомпозитная с использованием углеродного волокна арматуры.
Композитная арматура имеет и свои достоинства, и свои недостатки. Достоинства — высочайшая коррозионная стойкость, очень низкий коэффициент теплопроводности, кроме того, она является диэлектриком и диамагнетиком. Однако такая арматура имеет пониженный модуль упругости, что затрудняет ее использование в железобетонных изделиях. Однако сейчас ученые научились производить неметаллическую арматуру с модулем упругости более 120 тыс. мегапаскалей. Это уже приближается к стальной арматуре.
Композитная арматура сегодня находит применение прежде всего в малоэтажном строительстве, при производстве фундаментов, дорожных плит, в изделиях, работающих в агрессивных средах.

Кстати, до сих пор бытует мнение, что применение композитных материалов сдерживается отсутствием соответствующей нормативной базы. Однако на самом деле сегодня это уже не так. Выпущен и введен в действие ГОСТ «Арматуры композитные полимерные», внесены изменения в свод правил «Бетонные и железобетонные конструкции», разрабатывается ряд других документов.
Что же касается практики, то композитная арматура уже нашла применение на крупных столичных объектах, в частности, при строительстве стадионов «Спартак» и «Лужники», где используются самоуплотняющиеся и высокопрочные бетоны