Справочник строителя

Бетоны. Материалы, технологии, оборудование

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

ВВЕДЕНИЕ

Технология производства самого распространенного на земле строительного материала - бетона, изделий и конструкций на его основе развивается, переживая эволюционные и революционные периоды. Официально все началось 21 октября 1824 года, когда английский каменщик Джозеф Аспдин получил патент на вещество серого цвета и дал ему (веществу) имя «портландцемент», поскольку его цвет напоминал серый цвет скал, находившихся вокруг города Порт-ланд. В России подобное цементному клинкеру вещество было получено и применено Е.Г. Челиевым приблизительно в это же время. Первое упоминание о цементе Аспдина в России относится к 1847 году.

Вяжущие вещества на основе минеральных компонентов использовались с глубокой древности. Применение их на заре цивилизации (хижина с бетонным полом из Лепенски Вира) носило, видимо, случайный характер. Сознательно использовать бетон стали древние египтяне (пирамида в Гизе), за ними античные греки и римляне. Свидетельством тому римские Колизей и Пантеон, сооружения в Помпеях, следы присутствия римлян в Кельне (армированный бетонный колодец) и Норфхептоне (бетонные площадки). Пантеон в Риме уже вторую тысячу лет поражает современников своей грандиозностью. Сферический купол его сооружен из бетонных элементов (кругов), в которых применены различные по весу заполнители. Толщина кругов уменьшается с 6 м у основания до 1,2 м у светового отверстия. Витрувии в своих «Аналах по архитектуре» описывает применение смеси извести и льняного масла для заделки трещин и швов в кирпичной кладке. Плиний Второй в «Натуральной Истории» сообщает об использовании известковых растворов затворенных вином, свиным салом и фигами. С повсеместным развитием каменного (кирпичного) строительства смеси на основе минеральных вяжущих веществ начинают широко применяться в строительной практики.

Через двенадцать лет после патента Аспдина появился первый, официально зарегистрированный артефакт из железобетона - лодка Жана Луи Ламбо, адвоката по профессии, с огромным успехом продемонстрированная на Парижской выставке 1855 года. Так начался век железобетона. В этом материале соединены в единое целое стальная арматура и бетон, который частично защищает металл арматуры от коррозии и воспринимает в этом композите сжимающие напряжения, а арматура -растягивающие усилия. Идеи Ламбо, и не только его, были развиты и реализованы в патенты Жозефом Мо-нье. В России им был получен патент на железобетон в 1880 году, а сам способ строительства из железобетона долгие годы назывался «Системой Монье».

В 1929 году публикуется работа Эжена Фрейси-не, в которой излагаются основы теории и практики преднапряженного железобетона, а в 1933 году выходит монография профессора Закавказского института сооружений В.В. Михайлова «Напряженно-армированный бетон». Среди апологетов железобетона, проникнувшихся духом его эстетических и функциональных свойств, можно назвать архитекторов Огюста Пере, Ле Корбюзье, Оскара Нимейера, Пьет-ро Луиджи Нерви. Пиком популярности железобетона и монолитного бетона можно считать 30-90 годы прошлого века.

Прогресс и возрастающие требования к функциональным свойствам строительных материалов сказались и на требованиях к самому бетону. В начале шестидесятых годов технологически получаемая наибольшая прочность бетона составляет 40 МПа, в семидесятых - 50 МПа, в восьмидесятых - 70 МПа, в девяностых - 100-150 МПа. Все больший интерес проявляется к «высокофункциональным бетонам» НРС (High Performance Concrete), к бетонам, ориентированным на предельно высокие собственные характеристики: прочность на сжатие при срезе и изгибе; устойчивость при воздействии химически агрессивных веществ и газов; водонепроницаемость. Венцом стало получение бетона RPC (Reactive Powder Concrete), изготавливаемого из специально подобранных по составу и дисперсности компонентов, прочность которого достигает 800 МПа.

Имеющийся опыт и требования строительства позволяют выделить группу перспективных направлений модификации бетонных смесей и бетонов. Направление регулирования свойств бетонных смесей и бетонов введением в их состав модификаторов в виде совмещенных водорастворимых или водоразбавляе-мых продуктов полифункционального многоцелевого назначения на основе поверхностно-активных веществ и электролитов различной природы и механизма действия. Разработка регуляторов процессов схватывания и твердения на основе солей органических кислот и соединений олигомерно-полимерного состава, в том числе ускорителей твердения, не вызывающих коррозии арматуры. Расширения сырьевой базы создания и производства эффективных пластификаторов и суперпластификаторов, в том числе и многофункциональных добавок.

Использование добавок-модификаторов позволяет получать высокопрочные и высококачественные бетоны. Под высокопрочными Международная организация по строительству подразумевает бетоны, имеющие прочность на сжатие в циллиндрах 60-130 МПа, а под высококачественными - бетоны с высокими эксплуатационными свойствами при водовяжущем отношении менее 0,4. Подобные бетоны находят все более широкое применение в строительстве Японии, Норвегии, США, Франции. К непременным достоинствам таких бетонов относят улучшенную удобоукла-дываемость, перекачивае-мость и прочность. Основные области их применения: высотное строительство, электростанции, морские гидротехнические сооружения, большепролетные мосты и инженерные сооружения, дорожные покрытия.