Прочнее стали. В Челябинске обкатывают инновационные строительные технологии
7 Октября 2019
Фото: Вячеслав Шишкоедов
Любая стройка сегодня немыслима без железобетона, однако у него есть свои минусы: металл подвержен коррозии, со временем ржавеет и разрушается. Но железному каркасу бетонных плит есть альтернатива — композитные материалы, которые не теряют прочность и при попадании воды. Участники круглого стола, прошедшего в Челябинске в рамках VII Международной конференции «Техническое регулирование в строительстве», обсудили, чем пластик лучше традиционной арматуры и что он может дать для повышения надежности зданий.
-
По челябинской модели. Как цифровые технологии влияют на качество строительства
-
Инсталляция света. Челябинские ученые разрабатывают прозрачный бетон
-
Параметры теплого и «умного» дома. Челябинск вошел в тройку городов-лидеров по внедрению технологий информационного моделирования в строительстве
Обгоним Америку!
Традиционный железобетон — это затвердевшая смесь цемента, щебня и песка, «одетая» в рубашку из стальной арматуры. Но со временем на нем появляются мостики холода, трещины, сварочные швы подтачивает дождевая вода.
— В последнее время в мире появились совершенно фантастические, казалось бы, инновационные технологии строительства, — говорит директор ООО «Композит групп Челябинск» Олег Беляев. — К примеру, американцы вообще отказались от металлической арматуры и при производстве плит применяют так называемые мини-бары — композитные «палочки», которые укрепляют бетон. Он приобретает способность и без каркаса выдерживать колоссальное давление. Наши же ученые придумали множество композитных добавок, придающих материалу полезные заданные свойства.
Фото из архива редакции
По словам Олега Беляева, по внедрению композитных материалов в строительстве Россия даже обогнала Америку и Европу: в 2018 году их произвели в нашей стране 20 тысяч тонн, в США — 5 тысячи, а в Евросоюзе — 3 тысячи. Причем это экспортно ориентированное высокотехнологичное производство: к примеру, 35 % произведенных в Челябинской области композитных материалов поставляются за границу. Это композитная арматура, стеклопластик, фиброкомпозиты, сетки для армирования бетонных конструкций.
«Кольчуга» из суперпластика
По мнению экспертов, у композитов масса плюсов по сравнению со сталью: затраты снижаются на 30 %, а главное — огромный выигрыш в прочности и долговечности.
— В нашей лаборатории мы исследовали стекловолокно, базальт, смолы и их отвердители в различных комбинациях: как это влияет на растяжение, сжатие и упругость материалов, — отмечает кандидат технических наук, начальник департамента научных исследований института «УралНИИСтром» Елена Гамалий. — И оказалось, что композиты во многом даже превосходят металлы. Единственная проблема — щелочестойкость, но и она решается за счет подбора более устойчивых составляющих. Мы дали рекомендации по составу и применению таких материалов.
Ученые исследовали влияние композитной арматуры не только на бетон, но и на кирпичную кладку. Выяснилось, что, если ее нагреть, при армировании сеткой из наноструктурированного пластика удается избежать трещин, а прочность повышается на 15 %.
Немало выгод дало и применение композитной сетки для армирования труб инженерных коммуникаций. На челябинском предприятии их производят 12 видов, с разными размерами и формой ячеек, что тоже влияет на свойства сеток.
Бином «Ньютона»
Челябинск стал своего рода экспериментальной площадкой для обкатки инновационных композитных технологий строительства. Пример тому — жилищный комплекс «Ньютон» у ледовой арены «Трактор», при возведении высотных домов которого используются последние ноу-хау отрасли.
— Это стало возможно во многом благодаря изменениям в законодательстве и нормативно-правовой базе стройиндустрии, — говорит представитель завода-производителя «Композит групп Челябинск» Михаил Савинов. — Толчок для применения композитных материалов в строительстве дало принятие в 2013 году нового ГОСТа, где оговорены условия армирования ими железобетонных изделий. Правда, пока из-за соображений противопожарной безопасности применение таких материалов разрешается только на нижних этажах, но в перспективе, думаю, они будут и в высотном варианте.
Преимущества новой технологии оценили и сами строители. Застройщик «Ньютона» внес коррективы в первоначальный проект и заменил металл гибких связей железобетонных конструкций на «биномный композит». В нем используются не поддающиеся коррозии особо прочные базальтовые, углеродные, пластиковые волокна, прошедшие испытания в лаборатории института «УралНИИСтром». Композиты послужили и для армирования конструкций паркинга жилого комплекса. Измененный проект прошел экспертизу, все согласования в Госстройнадзоре, других надзорных органах.
Композитная экономия
По словам ученых, наряду с выигрышем в прочности и долговечности, композиты еще и дают весомую экономию, уменьшают себестоимость строительства. Так, в челябинских высотках вместо 12-миллиметровых стальных прутков применили стеклопластиковые, диаметром всего 8 мм, и затраты существенно снизились. К такому же результату привела замена металлической звукоизоляции полов на пластиковую — толщиной 6 мм вместо 10 мм. Причем одновременно уменьшилась нагрузка на пол.
— Строительная компания поставила условие применения композитов, чтобы они выдержали испытания на разрыв при температуре минус 45 градусов, – добавил эксперт Михаил Савинов. – В Челябинске нет такого оборудования, и эти материалы прошли проверку холодом в Санкт-Петербурге. В камеру подавали жидкий азот, и оказалось, что при 50-градусном морозе прочность композиционных материалов не снижается, а, наоборот, повышается на 40 %!
Директор ГАУ «Госэкспертиза» из Псковской области Михаил Селянцев спросил, как проявляют себя композиты при долговременном воздействии низких температур. «Известно такое понятие, как хрупкая прочность: на холоде даже стекло поначалу становится прочнее стали, а затем оно вновь становится ломким, — заявил эксперт. — Как придать этим материалам долговременную прочность?»
Ученые пояснили, что композитная арматура не панацея, и ее можно применять не везде, и только после проверки влияния супернагрузок. Но, например, ее использование для укрепления несущих конструкций, как показали лабораторные испытания, в 4-5 раз повышает свойство упругости. А это очень важно, особенно в сейсмоопасных зонах, где случаются землетрясения. Сегодня уже появились и совершенно новые комбинированные материалы — стеклокомпозиты с вкраплениями базальта, стекла и углерода, которые могут сделать прорыв в строительной сфере.
Суперклей для бетона
Эксперты считают, что на свойства композитов влияет не только их состав, но и выбор отвердителя.
— Семь лет назад у нас был запущен проект создания универсального связующего отвердителя композитных материалов, — сообщила менеджер технического сервиса немецкой компании BL Crosslinkers Evonik Chinema Елена Михайлова. — Результаты обнадеживают. «Склеенные» композиты применяются для гибких связей ЖБИ, при строительстве фундаментов зданий, мостов, туннелей, дорожных развязок. В Москве при прокладке метро их используют и для временного укрепления стенок туннеля.
Композиты уже находят и нетрадиционное применение. Так, немецкая фирма поставляла совершенно новый отвердитель для производства автоклавного газобетона, изготовленный по нанотехнологиям. При колоссальном давлении и сверхвысоких температурах металлическая арматура ржавеет, ухудшается качество, и ее покрывают антикоррозионным раствором. Обычные отвердители не выдерживают экстремальных условий автоклавного производства, а ноу-хау германских разработчиков не теряет защитных свойств. Мало того, этот «суперклей» еще и обладает высокой огнестойкостью.
По словам Елены Михайловой, исследования показали, что инновационный отвердитель улучшает характеристики композитной арматуры из базальтового волокна, обеспечивает надежную связь с бетонной плитой. Это подтвердили и испытания в Московском строительном университете, где проверили разные виды связующих материалов.
— Сегодня главные требования к новым материалам — надежность и безопасность, — подытожил сотрудник научной лаборатории НИИЖБ им. А.А. Гвоздева кандидат технических наук Андрей Бучкин. — Нормативы на композиты появились совсем недавно, и в них еще немало пробелов и упущений. К примеру, утвержденный в пять лет назад ГОСТ уже во многом устарел, его нужно пересматривать с учетом механизма ценообразования. На мой взгляд, необходимо совершенствовать и схему страхования рисков, возникающих при экспериментальном строительстве. Композиты обладают целым рядом неоспоримых плюсов, но нужно помнить, что это не замена, а альтернатива стали, и такие материалы можно применять лишь в ряде областей, где их уникальные свойства могут дополнить арсенал традиционной стройиндустрии.
Традиционный железобетон — это затвердевшая смесь цемента, щебня и песка, «одетая» в рубашку из стальной арматуры. Но со временем на нем появляются мостики холода, трещины, сварочные швы подтачивает дождевая вода.
— В последнее время в мире появились совершенно фантастические, казалось бы, инновационные технологии строительства, — говорит директор ООО «Композит групп Челябинск» Олег Беляев. — К примеру, американцы вообще отказались от металлической арматуры и при производстве плит применяют так называемые мини-бары — композитные «палочки», которые укрепляют бетон. Он приобретает способность и без каркаса выдерживать колоссальное давление. Наши же ученые придумали множество композитных добавок, придающих материалу полезные заданные свойства.
Фото из архива редакции
По словам Олега Беляева, по внедрению композитных материалов в строительстве Россия даже обогнала Америку и Европу: в 2018 году их произвели в нашей стране 20 тысяч тонн, в США — 5 тысячи, а в Евросоюзе — 3 тысячи. Причем это экспортно ориентированное высокотехнологичное производство: к примеру, 35 % произведенных в Челябинской области композитных материалов поставляются за границу. Это композитная арматура, стеклопластик, фиброкомпозиты, сетки для армирования бетонных конструкций.
«Кольчуга» из суперпластика
По мнению экспертов, у композитов масса плюсов по сравнению со сталью: затраты снижаются на 30 %, а главное — огромный выигрыш в прочности и долговечности.
— В нашей лаборатории мы исследовали стекловолокно, базальт, смолы и их отвердители в различных комбинациях: как это влияет на растяжение, сжатие и упругость материалов, — отмечает кандидат технических наук, начальник департамента научных исследований института «УралНИИСтром» Елена Гамалий. — И оказалось, что композиты во многом даже превосходят металлы. Единственная проблема — щелочестойкость, но и она решается за счет подбора более устойчивых составляющих. Мы дали рекомендации по составу и применению таких материалов.
Ученые исследовали влияние композитной арматуры не только на бетон, но и на кирпичную кладку. Выяснилось, что, если ее нагреть, при армировании сеткой из наноструктурированного пластика удается избежать трещин, а прочность повышается на 15 %.
Немало выгод дало и применение композитной сетки для армирования труб инженерных коммуникаций. На челябинском предприятии их производят 12 видов, с разными размерами и формой ячеек, что тоже влияет на свойства сеток.
Бином «Ньютона»
Челябинск стал своего рода экспериментальной площадкой для обкатки инновационных композитных технологий строительства. Пример тому — жилищный комплекс «Ньютон» у ледовой арены «Трактор», при возведении высотных домов которого используются последние ноу-хау отрасли.
— Это стало возможно во многом благодаря изменениям в законодательстве и нормативно-правовой базе стройиндустрии, — говорит представитель завода-производителя «Композит групп Челябинск» Михаил Савинов. — Толчок для применения композитных материалов в строительстве дало принятие в 2013 году нового ГОСТа, где оговорены условия армирования ими железобетонных изделий. Правда, пока из-за соображений противопожарной безопасности применение таких материалов разрешается только на нижних этажах, но в перспективе, думаю, они будут и в высотном варианте.
Преимущества новой технологии оценили и сами строители. Застройщик «Ньютона» внес коррективы в первоначальный проект и заменил металл гибких связей железобетонных конструкций на «биномный композит». В нем используются не поддающиеся коррозии особо прочные базальтовые, углеродные, пластиковые волокна, прошедшие испытания в лаборатории института «УралНИИСтром». Композиты послужили и для армирования конструкций паркинга жилого комплекса. Измененный проект прошел экспертизу, все согласования в Госстройнадзоре, других надзорных органах.
Композитная экономия
По словам ученых, наряду с выигрышем в прочности и долговечности, композиты еще и дают весомую экономию, уменьшают себестоимость строительства. Так, в челябинских высотках вместо 12-миллиметровых стальных прутков применили стеклопластиковые, диаметром всего 8 мм, и затраты существенно снизились. К такому же результату привела замена металлической звукоизоляции полов на пластиковую — толщиной 6 мм вместо 10 мм. Причем одновременно уменьшилась нагрузка на пол.
— Строительная компания поставила условие применения композитов, чтобы они выдержали испытания на разрыв при температуре минус 45 градусов, – добавил эксперт Михаил Савинов. – В Челябинске нет такого оборудования, и эти материалы прошли проверку холодом в Санкт-Петербурге. В камеру подавали жидкий азот, и оказалось, что при 50-градусном морозе прочность композиционных материалов не снижается, а, наоборот, повышается на 40 %!
Директор ГАУ «Госэкспертиза» из Псковской области Михаил Селянцев спросил, как проявляют себя композиты при долговременном воздействии низких температур. «Известно такое понятие, как хрупкая прочность: на холоде даже стекло поначалу становится прочнее стали, а затем оно вновь становится ломким, — заявил эксперт. — Как придать этим материалам долговременную прочность?»
Ученые пояснили, что композитная арматура не панацея, и ее можно применять не везде, и только после проверки влияния супернагрузок. Но, например, ее использование для укрепления несущих конструкций, как показали лабораторные испытания, в 4-5 раз повышает свойство упругости. А это очень важно, особенно в сейсмоопасных зонах, где случаются землетрясения. Сегодня уже появились и совершенно новые комбинированные материалы — стеклокомпозиты с вкраплениями базальта, стекла и углерода, которые могут сделать прорыв в строительной сфере.
Суперклей для бетона
Эксперты считают, что на свойства композитов влияет не только их состав, но и выбор отвердителя.
— Семь лет назад у нас был запущен проект создания универсального связующего отвердителя композитных материалов, — сообщила менеджер технического сервиса немецкой компании BL Crosslinkers Evonik Chinema Елена Михайлова. — Результаты обнадеживают. «Склеенные» композиты применяются для гибких связей ЖБИ, при строительстве фундаментов зданий, мостов, туннелей, дорожных развязок. В Москве при прокладке метро их используют и для временного укрепления стенок туннеля.
Композиты уже находят и нетрадиционное применение. Так, немецкая фирма поставляла совершенно новый отвердитель для производства автоклавного газобетона, изготовленный по нанотехнологиям. При колоссальном давлении и сверхвысоких температурах металлическая арматура ржавеет, ухудшается качество, и ее покрывают антикоррозионным раствором. Обычные отвердители не выдерживают экстремальных условий автоклавного производства, а ноу-хау германских разработчиков не теряет защитных свойств. Мало того, этот «суперклей» еще и обладает высокой огнестойкостью.
По словам Елены Михайловой, исследования показали, что инновационный отвердитель улучшает характеристики композитной арматуры из базальтового волокна, обеспечивает надежную связь с бетонной плитой. Это подтвердили и испытания в Московском строительном университете, где проверили разные виды связующих материалов.
— Сегодня главные требования к новым материалам — надежность и безопасность, — подытожил сотрудник научной лаборатории НИИЖБ им. А.А. Гвоздева кандидат технических наук Андрей Бучкин. — Нормативы на композиты появились совсем недавно, и в них еще немало пробелов и упущений. К примеру, утвержденный в пять лет назад ГОСТ уже во многом устарел, его нужно пересматривать с учетом механизма ценообразования. На мой взгляд, необходимо совершенствовать и схему страхования рисков, возникающих при экспериментальном строительстве. Композиты обладают целым рядом неоспоримых плюсов, но нужно помнить, что это не замена, а альтернатива стали, и такие материалы можно применять лишь в ряде областей, где их уникальные свойства могут дополнить арсенал традиционной стройиндустрии.
Поделиться
