Железобетон - основной конструкционный материал современности

    Развитие экономики страны реализуется, главным образом, через наращивание строительной деятельности. В свою очередь, материальное обеспечение строительства напрямую связано с производством строительных материалов. Уровень и эффективность строительства же напрямую зависят от качества материалов.
   Если на производство сборного и монолитного железобетона идет более 70% всего выпускаемого цемента и 30% нерудных строительных материалов, то в стоимостном выражении всего на бетон и железобетон будет приходиться около 60% от стоимости всех применяемых в строительстве материалов. В этой отрасли занято примерно 400 тыс. работников. Доля продукции составляет 2% от общего валового продукта Российской Федерации (вся промышленность стройматериалов – 3%).
   Таким образом, эффективность функционирования отрасли производства бетона и железобетона в значительной мере определяет уровень всей промышленности стройматериалов.
   * В ХХ веке в российском строительстве было применено около 10 млрд кубометров бетона и железобетона. В мире для изготовления бетона ежегодно расходуется более одного миллиарда тонн цемента.
   Бетон, применяемый повсеместно, вносит свою лепту в глобализацию мировой экономики. Бетон, как материальная субстанция, стоит на втором месте после воды по объемам использования.
   В последнее время идет активный пересмотр требований к качеству применяемых строительных материалов в сторону их существенного повышения. Прежде всего, это касается строительства объектов инфраструктуры. Выдвинутая концепция – материалы должны быть качественно иного уровня – обозначается по-английски термином high-performance, что может быть переведено как высокотехнологичные, особо долговечные. Такие материалы, помимо высокой прочности, долговечности и т.д., должны обладать даже способностью к самозалечиванию дефектов.
   К классу таких бетонов относятся разработанные в НИИЖБ особопрочные бетоны. В технологии бетона в последние годы произошла настоящая революция: применение химических добавок-модификаторов, тонкодисперсных наполнителей позволили получать на рядовых цементах бетоны прочностью 100 МПа и выше. При строительстве торгового комплекса на Манежной площади был применен осободолговечный бетон, обладающий морозостойкостью до 1000 циклов замораживания и оттаивания, водонепроницаемый при давлении, эквивалентом высоте столба воды в 200 м. Применение таких бетонов практически снимает проблему преждевременного исчерпания эксплуатационного ресурса железобетонных конструкций.
   Важные результаты были получены при исследовании расширяющихся вяжущих, предназначенных для производства бетонов с компенсированной усадкой.
   В бетонах на этих вяжущих нет деформации усадки, что исключает образование трещин в процессе твердения бетона. Это особенно важно для протяженных монолитных конструкций, таких как дороги, взлетно-посадочные полосы аэродромов, спортивные сооружения и т. п. Благодаря особенностям структуры, такие бетоны являются практически водонепроницаемыми, обладают высокой морозостойкостью и устойчивостью к воздействию агрессивных сред, что существенно снижает эксплуатационные затраты.
   Полимербетоны – новые, эффективные, композиционно-конструкционные, химически стойкие материалы, рациональной областью применения которых являются сооружения и конструкции, подвергающиеся в процессе эксплуатации интенсивному воздействию сильных агрессивных промышленных сред. Они сочетают в себе важнейшие достоинства природных высокопрочных материалов с относительно простыми способами получения конструктивно сложных изделий. По многим физико-механическим, эксплуатационным качествам полимербетоны превосходят прежние традиционные строительные материалы.
   Следует упомянуть также серный бетон, состоящий из заполнителей, связанных с помощью элементарной серы. Серное связующее или матрицу обычно модифицируют введением пластификаторов.
   Быстрое отвердение и хорошая прочность серного бетона позволяют использовать его для изготовления баков под минеральные кислоты (кроме окислителей), электролитических ячеек, плит перекрытий мостов, полов промышленных зданий, труб, в том числе канализационных, покрытий, ремонтных работ и т.д.
   Одной из серьезных проблем современного строительства являются возросшие требования к теплотехническим свойствам ограждающих конструкций. Исследования показали, что одним из наиболее эффективных и экономических утепляющих материалов являются бетоны, состоящие из поризованного цементного теста и легкого заполнителя. Если в таких бетонах-утеплителях использовать еще и облегченный цемент, то может быть получено уникальное соотношение между прочностью и массой материала.
   НИИЖБом при участии ряда других проектных, конструкторских и внедренческих организаций в последнее время разработаны и внедряются новые виды особолегких бетонов и конструкций из них, в том числе модифицированные полистиролбетоны (МПБ), для производства которых применяются малоклинкерные вяжущие на основе шлаков, шламов, местных сырьевых материалов. Использование малоклинкерных вяжущих позволяет не только улучшить теплозащитные характеристики МПБ, но и снизить его стоимость. Эти разработки позволяют строить здания нового поколения, в которых несущий каркас изготавливается из высокопрочных легких бетонов, а стены из особолегких бетонов. Такие дома имеют массу на 30% ниже традиционных, что позволяет вести многоэтажное строительство в городах-мегаполисах, не имеющих достаточных площадей под застройку.
   Из новых видов легких бетонов можно возводить наружные стены зданий как в традиционной, так и несъемной опалубке из бетона, что позволяет рассматривать такую конструкцию стены как теплотехнически однородную.
   НИИЖБ совместно с МНИИТЭП разработана также система теплой стеновой кладки «Текла»: блоки и перемычки из ПСБ укладываются с использованием раствора с улучшенными теплотехническими свойствами. Кладка типа «Текла» в настоящее время внедряется на строительных объектах многих регионов Российской Федерации (г.г. Москва, Рязань, Петрозаводск, Иркутск, Омск, Владивосток и др.).
   При изготовлении ограждающих конструкций с применением особонизкотеплопроводных полистиролбетонов обеспечивается выполнение требований 2-го этапа повышения сопротивлений теплопередаче наружных стен по СНиП «Строительная теплотехника». Коэффициент теплопроводности такого бетона составляет 0,07 Вт/м°С, что делает возможным применение этого материала не только в наружных стенах зданий, но и даже для теплоизоляции промышленных холодильников.
   Специалистами
   НИИЖБ разработана технология, позволяющая получать высокопоризованный бетон, что открывает широкую перспективу для применения монолитного поробетона взамен мелкоштучных изделий и позволяет по-новому подойти к строительству из железобетона жилых, общественных и многоэтажных производственных зданий.
   При сооружении зданий по приведенной технологии используются новые приемы возведения каркаса, а все работы по приготовлению и укладке монолитного поробетона выполняются одним агрегатом, что позволяет снизить суммарные трудозатраты на строительство более чем в два раза. Собственный вес здания снижается в 2–2,5 раза и почти вдвое снижается его себестоимость.
   Таким образом, по уровню технических и экономических показателей железобетон является основным конструкционным материалом современности, лидируя в общей структуре мирового производства строительной продукции. Он фактически является безальтернативным материалом для применения в жилищном, гражданском, дорожном, промышленном и других видах строительства.
   Основными направлениями научно-технической деятельности в области бетона на ближайшую перспективу являются:
   - разработка, исследование и совершенствование бетонов в части повышения строительно-технических свойств, обеспечивающих гарантированные сроки эксплуатации зданий и сооружений не менее 50 лет, в том числе особопрочных, особолегких, ячеистых, самонапряженных, огне- и жаростойких, особоплотных, морозостойких, коррозионностойких, кислотостойких, полимерных, фиброармированных, мелкозернистых и др.;
   - исследование и разработка широкой гаммы химических добавок, в том числе ускорителей твердения, противоморозных добавок, суперпластификаторов для самоуплотняющихся бетонных смесей, комплексных модификаторов полифункционального действия, позволяющих отказаться от вибрации при укладке и тепловой обработки бетона для ускорения набора прочности, повышающих его стойкость и долговечность;
   - исследование и разработка материалов, в том числе сухих смесей, для выполнения ремонтных работ и реконструкции зданий и сооружений;
   - разработка кадастра вторичных ресурсов для широкого использования в производстве бетона отходов и вторичных продуктов промышленности, энергетики и сельского хозяйства, в первую очередь, зол, шлаков, а также материалов от утилизации сносимых бетонных и железобетонных конструкций.