НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЙ лёгкий бетон в мостостроении
К бетонам как к основному строительному
материалу в различных проектах предъявляются достаточно разнообразные
требования. Но практически всегда проектировщик заинтересован в доступе к
конструкционным бетонам с минимальным удельным весом при сохранении или
даже развитии несущих способностей деталей, выполненных из такого
бетона.
Существующие стандарты легких конструкционных бетонов
позиционируют их в диапазоне плотностей от 1,2 до 1,7 т/м3. Известен
целый ряд таких материалов (керамзитобетоны, шунгезитобетоны, вспененные
бетоны и т. д.), однако основными их недостатками являются относительно
невысокая прочность и низкая морозостойкость как следствие высокой
пористости. В то же время в легких и прочных бетонах и одновременно в
бетонах с высокой климатоустойчивостью (морозостойкостью) заинтересованы
проектировщики автодорожных мостов, проектировщики высотных зданий и
сооружений и т. п. Поэтому при выборе направлений, в которых можно было
бы наиболее эффектно реализовать синергизм применения новых методов и
материалов, авторы остановились именно на задаче создания легкого
конструкционного бетона с максимально высокими характеристиками. Эта
задача была решена на основе поиска оптимального сочетания в наборе
стандартных (цемент ПЦ500Д0, речной песок, щебень) и нестандартных
(активированный микрокремнезем, легкий наполнитель, модифицированная
базальтовая микрофибра, наномодифицированные пластификаторы и т. д.)
компонентов. На основе этого решения был разработан и испытан бетон
легкий наноструктурированный ТУ 5789-035-23380399-2008 (БЛН).
Основные параметры нового легкого конструкционного бетона таковы:
- прочность на сжатие, МПа, не менее 40–55
- прочность на растяжение при изгибе, МПа, не менее 6–8
- водонепроницаемость, W, не менее 14–20
- морозостойкость, циклов, не менее 350
- удобоукладываемость.П4–П5
- плотность, кг/м3, не более 1500–1600
Легкий нанобетон был испытан и рекомендован
для применения в аккредитованном Испытательном центре «Дормост», в
лабораториях МО-90, МО-19, МО-72 и др. В 2009 г. Во Французском
институте бетона и железобетона начата работа повалидации и выдаче
рекомендаций по его применению в странах Евросоюза
(отчет CSTB № EEM 09 26021260), работа по его сертификации для
национального использования выполнена в Хорватии (Отчет Geoexpert IGM №
В-04-05.09-02-01).
 |
 |
|
Рис. 1. Изображение излома легкого нано- бетона. Увеличение Х 200
|
Рис. 2. Мост через реку Волга в г. Кимры |
На рис. 1, на котором представлено изображение излома легкого
нанобетона, можно наблюдать уплотненные границы наполнителей и
цементного камня. При этом большая часть пор является закрытой и
изолированной от внешних поверхностей. Такая структура бетона позволила
при довольной большой (8-16%) пористости обеспечить высокие значения
водонепроницаемости. Значения плотности легкого бетона
наноструктурированного могут, в принципе, изменяться в пределах от 850
до 1700 кг/м3, но значения в 1500–1600 кг/м3 были выбраны не случайно.
Именно в период активной отработки композиции легкого нанобетона
(2006–2007 гг.) в институте «Стройпроект» проводилась работа по
корректировке проектной документации по реконструкции моста через р.
Волга в г. Кимры и строители столкнулись с острой необходимостью
обеспечить выравнивание дорожной плиты (с неравномерностью проседания
до1,5м) в условиях обязательного повышения судоходности за счет
увеличения пролетной части. Принятое решение о применении легкого
конструкционного бетона с отказом от выполнения утяжеляющей
гидроизоляции было экспериментальным шагом, но практически единственным.
Мост был построен и введен в эксплуатацию в конце 2007 г. ( рис.2).
 |
| |
Этот прецедент способствовал продолжению работ по
совершенствованию технологии легкого нанобетона и расширению спектра его
использования. Приготовление бетонных смесей на стандартных
растворно-бетонных узлах, даже в условиях достаточно высокой
технологической дисциплины, характерной для мостоотрядов, не позволяет
вводить в смеси более одного-двух дополнительных компонентов. Таким
образом, был поставлен вопрос о создании производства комплексных сухих
добавок, позволяющих использовать многокомпонентную комплексную добавку в
условиях уже стандартных бетонных заводов. Для решения этой задачи была
спроектирована и изготовлена специализированная полуавтоматическая
линия мощностью до 800 тонн добавок в месяц. Линия была введена в
эксплуатацию в 2008г. Это позволило перейти к планированию следующих
объектов, одним из которых стал реконструируемый мост через реку Вятка
(рис. 3).
 |
| Рис. 3. Мост через реку Вятка с дорожной плитой из БЛН |
Мост принят в эксплуатацию в 2008 г. В настоящее
время проходят государственную экспертизу два законченных проекта
довольно крупных мостовых сооружений, в которых также предполагается
использование БЛН.
Настоящая работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 08-08-00151а.
А. Н. Пономарев,
генеральный директор
«НТЦ прикладных нанотехноло-
гий», профессор ГОУ СПб ГПУ,
член ЦП НОР