Сегодня
и завтра
строительного «хлеба»

В рамках конференции «Бетон и железобетон в строительстве», которая проходила в ТПП в конце минувшего года, директор НИИЖБ им. А.А. Гвоздева Алексей Давидюк рассказал о новых разработках в области бетона и железобетона и о перспективах дальнейших исследований в этой области.

Бетон по-прежнему доминирует

Директор НИИЖБ подчеркнул, что инновации в области бетона и железобетона — это основной инструмент развития строительной отрасли хотя бы уже потому, что железобетон — основной строительный материал современности. Самый крупнотоннажный, самый массовый из всех, известный человечеству уже более чем сто лет.

По последним данным Европейской ассоциации производителей бетона мировой объем производства бетона и железобетона более чем в два раза превышает объем всех остальных материалов в мире вместе взятых, включая такие распространенные как металл, дерево, пластики. Современная позиция бетона и железобетона по всем направлениям строительства таковы, что бетон является доминирующим материалом, а в некоторых случаях безальтернативным.

Не случайно четыре европейские ассоциации приняли программу, которая называется «Инициатива по бетону». Эта программа посвящена устойчивому развитию строительства. То есть бетону придается первостепенное значение.

В рамках этой программы было показано и доказано, что создание одного рабочего места в бетонной и железобетонной промышленности приводит к мультипликативному эффекту — созданию трех и более рабочих мест в смежных отраслях промышленности — в обрабатывающей, энергетической и других.

Стандартизация приносит прибыль

Говоря об инновациях, которые предлагает НИИЖБ, Алексей Давидюк прежде всего коснулся работы в области стандартизации. Дело в том, что НИИЖБ является разработчиком основополагающих нормативов. За 30 лет институт выпустил около 500 нормативных документов. последние работы были выполнены по заказу Минстроя России, Федерального центра стандартизации (это национальная программа обновления нормативных документов). Специалисты НИИЖБ разработали ряд основополагающих сводов правил. В подтверждение важности этой работы докладчик сообщил информацию, которая озвучивалась на одной из зарубежных конференций: каждый доллар, затраченный на нормативную документацию впоследствии приносит до 70 долларов поступлений (прибыли).

Однако основная деятельность в области инноваций — это разработка новых видов бетонов, арматуры, новых конструкций из железобетона, технологий защиты и восстановления железобетонных конструкций.

Сейчас институт разработал практически всю линейку морозостойких бетонов с морозостойкостью до 1000 и водопроницаемостью W20. Такие бетоны вообще снимают вопрос долговечности и падения эксплуатационных качеств во времени.

Особо директор НИИЖБ выделил бетон на расширяющихся цементах, напрягающийся безусадочный бетон, который обеспечивает трещиностойкость и водонепроницаемость конструкций, и который особенно ценен для протяженных конструкций, работающих в агрессивных средах, для подвижных конструкций. И важно отметить, что такие бетоны на расширяющихся цементах уже введены сейчас в упомянутых ранее сводах правил. Этот бетон в несколько раз превосходит аналоги без расширяющих добавок.

Легкие, прочные, эстетичные

Новые материалы созданы и для ограждающих конструкций зданий. Сейчас огромный интерес вызывают новые сверхлегикие бетоны. В НИИЖБе уже устойчиво получают легкие бетоны марок 500—600. Их сопротивление теплопередаче больше 3,5 (м²·°С)/Вт с коэффициентом теплопроводности менее 0,12. Это позволяет использовать такие материалы практически во всех климатических зонах России. Речь идет о легких бетонах на так называемых стекловидных заполнителях с низкой насыпной плотностью, порядка 150—200 кг/м³. При этом изготовлены они не из легкоплавких и легковспучиваемых глин, которых практически не осталось в стране, а из кремнеземистых пород, которых в стране очень много. Их запасы поистине неисчерпаемы.

Такой материал позволяет уйти от слоистых ограждающих конструкций, вернуться от трехслойных к однослойным конструкций. Толщина 40—45 — 50 см обеспечивает сопротивление теплопередачи. В этих материалах очень заинтересовано наше профессиональное сообщество.

Еще один инновационный вид — фотокаталитический, или самоочищающийся бетон. Этот бетон содержит в составе наночастицы двуокиси титана, которые в сочетании со светом приводят к повышенной гидрофильности поверхности, что позволяет поддерживать эстетический вид построенных объектов неизменным в течение продолжительного времени. К настоящему времени разработан ГОСТ Р «Фотокаталитические бетоны». Такой материал создан и он вполне востребован.

Арматура — это не только сталь

Сегодня одним из основных направлений работы ученых института стало создание новых видов арматуры. Институт предлагает новые виды арматуры, арматурного проката. Это арматура а-600с и а-500сп  с серповидным профилем. Для нее существуют все необходимые нормативные документы.

Такие виды арматуры обладают бòльшим интервалом температурной долговечности, большей прочностью и приносят экономический эффект по сравнению, например, с а400, а600 до 50%, а в сравнении с а500 — до 25% за счет снижения армирования железобетонных изделий.

Помимо стальной, разработаны и новые виды неметаллической арматуры. Сейчас НИИЖБ предлагает целую линейку неметаллической арматуры — и стеклопластиковой, и базальтопластиковой.

Несмотря на все ее положительные качества, особенно такие, как коррозионная стойкость, электрические и магнитные свойства, экологичность, неплохие прочностные показатели и т.д., она все же имеет  существенный недостаток — повышенную деформативность. Модуль упругости по сравнению со стальной арматурой ниже в 4—5 раз. Однако с этим недостатком ученые научились успешно бороться. Есть новые виды арматуры, которые предполагают комбинированные волокна (базальтовые и угольные) и в этом случае модуль упругости повышается до 120 гигапаскалей — т.е. становится уже близким к стали.

Неметаллическая арматура нашла применение при армировании фундаментов. Алексей Давидюк сообщил, что на двух объектах конструкторы НИИЖБ рассчитали и такие фундаменты из композитной арматуры и их воплотили в жизнь.

 Уже разработаны и нормативные документы. Есть ГОСТ на такую  арматуру, а также Свод правил по проектированию бетонных конструкций с армированием композитной арматурой. Кроме того, в институте разработано целое собрание альбомов с решениями по усилению конструкций.

Помимо традиционных методов усиления, таких как — анкера, обоймы, пилястры, балки — специалисты НИИЖБа предлагают еще и использование системы внешнего армирования углеволокнами — так называемыми лентами, ламелями и тканями. Этот простой и надежный способ усиления иногда оказывается более экономически целесообразным по сравнению с традиционными способами. Все эти способы, разработанные в институте, нашли отражение в Своде правил «Ремонт и усиление железобетонных конструкций композитными материалами».

Огурцы на бетоне

Что касается перспектив дальнейшего развития бетона и железобетона, то Алексей Давидюк одной из первых тем назвал рециклирование бетона — переработку вторичного бетона. Речь идет о глубокой переработке с получением вяжущих для хотя бы низкомарочных бетонов. А сейчас институт уже начинает работу над тем, чтобы можно было в результате рециклирования получать и высокомарочный бетон.

Самозалечивающийся «биобетон» — еще одна перспективная разработка. В такие бетоны вводятся специальные бактерии, которые выделяют кальцид. И его отложения заполняют образующиеся трещины.

Кроме того, есть и другие виды биобетонов, над которыми сейчас работают ученые института. Например, некоторые из них предполагают появление на фасаде здания различных цветных мхов или даже растительности. При этом растительность может менять цвет в зависимости от времени года. Конечно же, здесь присутствуют элементы гидропоники. Тем не менее результат должен быть очень неординарным. Кстати, сейчас существует и другое направление — когда на крышах выращивают огурцы и помидоры. Причем прямо на бетоне!

Очень интересное направление бетонов будущего, которым уже сейчас начали заниматься — это бетоны для 3D–принтеров. Сегодня идут переговоры с одной из российских фирм. Мы собираемся взять в лизинг 3D– принтер и будем разрабатывать для него специальные составы, чтобы отливать конструкции или даже целые домики. Там требования к бетону предъявляются совершенно другие, нежели к традиционным бетонам. Они должны быстро схватываться уже в изделиях, быстро самоочищаться непосредственно в механизмах.

Светопрозрачные бетоны делают стены здания не совсем прозрачными, как, например, стекло. Они «мутно-прозрачные», однако с подсветкой это выглядит очень красиво. Этим НИИЖБ тоже занимается.

В заключение Алексей Давидюк заметил, что если строительство — это локомотив прогресса, то бетон и железобетон — это, безусловно, мотор и топливо этого локомотива. И высказал предложение в адрес Минстроя России принять Федеральную программу развития бетона и железобетона. Раньше такая программа у нас в стране была. И сейчас она нужна тоже, потому что бетон — это материал века.

Записал Юрий МИХАЙЛОВ

Этот материал опубликован в мартовском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать здесь.