Железобетон в строительстве — ступень вверх
В середине сентября нынешнего года в Москве прошла II Всероссийская международная конференция по бетону и железобетону.
В этом представительном научно-техническом форуме приняли участие авторитетные международные организации: Международная федерация по железобетону (ФИБ), Европейская организация по готовым бетонным смесям (ЕРМКО), Американский институт бетона (АСИ), а также другие организации и исследовательские центры по строительству. Параллельно с конференцией была проведена 59 ассамблея Международного союза лабораторий по испытанию материалов и конструкций — РИЛЕМ. Конференция, благодаря такому представительству, способствовала широкому общению специалистов, установлению плодотворных научных контактов. Знаменательно, что она была проведена в год столетия выдающегося российского ученого проф. Б. Г. Скрамтаева — одного из основоположников теории современного бетона.
С момента первой конференции прошло не так уж много времени — всего четыре года. Но за этот период в строительном комплексе России произошли важные позитивные сдвиги: темпы роста объемов строительства стабильно превышают темпы роста ВВП, что является важной тенденцией оздоровления всей экономики страны.
Железобетон — основной строительный материал, применяемый в крупных городах России, в том числе и в Москве, при строительстве жилья, объектов соцкультбыта, в промышленном строительстве, эффективном освоении подземного пространства, транспортном строительстве, возведении зданий и сооружений, определяющих облик городской архитектуры.
Современная гамма бетонов, применяемая в строительстве, насчитывает десятки наименований. Это традиционные бетоны и фибробетоны, полистиролбетоны и бетоны пористые, гидроизолирующие и многие другие. По некоторым показателям они приблизились к природному камню и даже металлу. Процесс изучения и создания новых бетонов продолжается, и этому способствуют научные исследования и разработки НИИЖБ (НИИ бетона и железобетона), МГСУ (Московского государственного строительного университета), НИИМосстроя и других творческих коллективов. Департамент градостроительства сотрудничает более чем с двумя десятками НИИ и КБ.
Обычные бетоны всё в больших объемах замещаются многокомпонентными модифицированными, что дает возможность, применяя компьютерное проектирование состава бетонов и технологии их приготовления, прогнозировать физико-механические и эксплуатационные характеристики, эффективно управлять структурообразованием на всех технологических этапах и получать материал с требуемыми комплексами свойств. Это нужно для повышения эффективности работы нашей стройиндустрии.
Строительная индустрия нашего города насчитывает десятки предприятий по производству изделий из бетона и железобетона. На их долю приходится производство продукции, составляющей около 60 % общей себестоимости строительства массовых типов зданий.
Вместе с тем динамичное развитие приобретает монолитное и сборно-монолитное строительство, составляющее сегодня практически половину общего объема строительства.
В Москве созданы и реализованы серии монолитных домов с расходом на 1 кв. м общей площади всего 0,55–0,6 куб. м бетона, т. е. на уровне массовых серий сборных зданий. В монолите ведется также строительство акцентных зданий, определяющих облик городских образований, освоение подземного пространства, возведение специальных сооружений транспортного и другого назначения, причем благодаря разработкам НИИЖБ по зимнему бетонированию работа ведется круглогодично.
Таким образом, монолитное и сборно-монолитное домостроение становится доминирующим методом в общей структуре строительного комплекса Москвы. Этому способствуют освоение новых технологий, использование современных опалубочных систем, комплексной механизации и индустриализации технологических процессов приготовления, доставки, подачи и укладки бетонной смеси, применение ускоренных методов твердения при всесезонном производстве работ. Действительно, железобетон в московском строительстве сегодня поднимается на новую ступень своего развития как по качеству, палитре, так и росту этажности, объемам и областям применения.
Если говорить о масштабах применения бетонов в массовых новостройках последнего времени, следует отметить в качестве особого достижения комплексную застройку новых районов: Марьинский парк, Южное и Северное Бутово, Куркино. Это действительно принципиально новые жилые комплексы, спроектированные и построенные с учетом современных требований. А всего мы можем строить такого жилья до 5 млн. кв. м в год, и это не предел. Среди уникальных объектов, конечно, надо указать Фундаментальную библиотеку МГУ, комплекс зданий «Красные холмы», включая ставший уже весьма популярным Московский Дом музыки. Этот перечень можно продолжать долго.
Новый комплекс Фундаментальной библиотеки МГУ, открывшийся в этом году, — это первая библиотека подобного масштаба и высокого уровня технической оснащенности в России. В ее книгохранилищах 5 млн. томов.
Библиотечный комплекс станет центральным объектом будущего университетского городка, который возводят на территории бывшей промзоны — между Ломоносовским и Мичуринским проспектами. Здесь построят новые учебные корпуса, крупный медицинский центр. В университетском городке будет построено новое жилье, в том числе и для сотрудников и преподавателей МГУ. Когда все будет построено (а на это уйдет года три), это будет самый крупный университетский городок в мире по количеству учащейся молодежи.
Грандиозны масштабы инженерного строительства, намечаемые новым Генпланом. В Москве к 2020 г. общая протяженность улично-дорожной сети для движения транспорта составит 5 900 км, протяженность же магистральных улиц должна возрасти до 1 900 км. Предстоит построить свыше 300 км развязок, несколько мостов через реку Москву и малые реки, множество тоннелей, эстакад, внеуличных пешеходных переходов на важнейших автомагистралях. До 2020 г. предстоит осуществить программу строительства гаражей-стоянок общей вместимостью на 2,1 млн. машиномест, создания системы перехватывающих стоянок на 150 тыс. машин.
Реализация этой программы потребует увеличения темпов транспортного строительства в 2–2,5 раза. Основной материал для транспортного строительства — это, конечно, бетон и железобетон. К дорожному бетону предъявляются особо жесткие требования. Он должен выдерживать не только значительные динамические нагрузки и абразивный износ от транспорта, но также температурные воздействия: летом дорожное покрытие может нагреваться до +70 0С, а зимой охлаждаться до –30 0С. Кроме того, дорожный бетон должен противостоять агрессивным воздействиям от антиобледенителей. Для строительства таких дорог нам нужны бетоны и новые материалы, отвечающие требованиям длительной эксплуатации в суровых российских условиях.
Например, есть предложения использовать для ремонта асфальтобетонных покрытий тонкослойные цементобетонные слои повышенной прочности. Эту разработку выполняет ГУП «НИИМосстрой».
Хороший эффект достигается путем применения различных видов фибробетонов и бетонов, армированных стеклянными и базальтовыми сетками.
Для целей снижения стоимости дорог в Москве стали применять и вторичный щебень.
Один из важнейших объектов транспортного строительства — комплекс на пересечении Ленинградского проспекта и Беговой улицы. Основные работы там мы планируем закончить уже в нынешнем году. С самого начала проектирования и строительства здесь организовано их научное сопровождение, что гарантирует надежность и высокое качество.
Другой крупный объект — сооружение тоннеля под Серебряным бором. Москвичи давно уже мечтали о прокладке Краснопресненского проспекта. Но только с получением специально заказанного горнопроходческого щита появилась возможность построить подземную трассу без ущерба для экологии этого района. В дальнейшем предполагается в тоннелестроении отказаться от вторичной обделки и перейти на железобетонные блоки тюбингов повышенной прочности. Эта работа ведется под руководством МГГУ (Московского Государственного горного университета) и НИИМосстроя. Понятно, что в этом случае мы сможем сэкономить значительные объемы цемента, а он в последние годы стремительно дорожает.
В городе есть всё необходимое, чтобы возводить на современном уровне до 5 млн. кв. м жилья, промышленные и культурно-административные комплексы, реконструировать десятки объектов, ежегодно прокладывать многие километры дорог. Но не менее важной задачей является обновление жилого фонда, снос ветхого и морально устаревшего жилья. Объем выполненной работы — более 4 млн. кв. м — можно смело назвать гигантским, но далеко не окончательным. Следующий шаг — реконструкция пятиэтажек, не все серии которых исчерпали свой ресурс.
Здесь, кстати, возникает серьезная проблема утилизации бетонного лома и других отходов от сносимых зданий, которая решается пока недостаточно эффективно. Сегодня нами совместно с ГУП «Информстройсервис» и ЦНИИОМТП (Центральным научно-исследовательским и опытно-экспериментальным институтом организации механизации и технической помощи строительству), Союзом химпредприятий и другими институтами подготовлено ТЭО по использованию в строительстве отходов в виде рубероида, пластмасс, стеклобоя и деревянных изделий.
Крупным шагом дальнейшего развития московского строительства является программа возведения высотных зданий. Высотные здания нужны Москве во многих отношениях. Они будут строиться за пределами Третьего транспортного кольца и станут архитектурными доминантами и вертикалями «спальных» районов, построенных в 70–80 гг. ХХ века. Назначение зданий будет различное — планируется и жилье, и офисы, и торговые центры, и гостиницы. Понятно, что эффективность использования площадок при таком подходе резко увеличивается. Строительство высотных зданий будет вестись главным образом из железобетона.
Монолитный железобетон, используемый в каркасах высотных зданий, обладает по сравнению с металлом рядом преимуществ. Во-первых, теплопроводность бетона в 40 раз ниже, чем стали, что пред-определяет существенно более высокую пожаростойкость железобетонных конструкций по сравнению со стальными. Другое преимущество — более эффективное рассеивание энергии колебания зданий при ветровых нагрузках. В-третьих, поперечные сечения ядер жесткости, или правильнее, стволов жесткости, могут иметь большие площади, что обеспечивает существенное повышение моментов сопротивления и, соответственно, незначительную деформативность таких зданий. Горизонтальные отклонения верха здания относительно высоты обычно не превышают 1/1000. Уже построены 48-этажные здания на Мосфильмовской и Давыдковской улицах, а комплекс «Триумф-Палас» высотой 264 м стал самым высоким жилым зданием в Европе.
Примечательно, что уже в процессе проектирования был заменен материал для возведения 90-этажного небоскреба «Трамп Интернэшнл» в Чикаго, строительство которого начато в этом году. Сталь заменили железобетоном, благодаря чему известная проектная фирма SOM смогла добавить к небоскребу еще два этажа.
Современные технологии позволяют уверенно делать многое из того, что прежде считалось рискованным. Мы изучаем и используем опыт США и Японии, где высотки растут несмотря на сейсмоопасность, а также Объединенных Арабских Эмиратов, возводящих небоскребы на насыпных песчаных грунтах, и ряда других стран. Столетний мировой опыт доказывает перспективность этого направления в строительстве. Главное — продуманный, просчитанный до деталей научный подход и точная практическая реализация.
В рамках подготовки и реализации программы «Новое кольцо Москвы», предусматривающей строительство высотных комплексов в 60 периферийных зонах города, разработан и представлен на утверждение проект Московских городских строительных норм и пакет рекомендаций по проектированию, строительству и эксплуатации многофункциональных высотных зданий и комплексов, охватывающий вопросы планировки и застройки городских территорий, определения нагрузок и воздействий на многофункциональные высотные здания и комплексы, проектирования оснований и фундаментов, строительных конструкций надземной части, устройства инженерных систем и кондиционирования воздуха, лифтового оборудования, мусороудаления и др.
Одновременно предусмотрена адаптация на московских высотках и прогрессивных зарубежных нормативов. Предварительно Комплексом архитектуры, строительства, развития и реконструкции города были организованы поездки специалистов в страны, обладающие опытом высотного строительства, проведены 2 семинара по теме «Опыт высотного строительства» с приглашением американских и японских специалистов, ведется обучение специалистов в МГСУ. В соответствии с договором между архитектурной компанией США «Фрэнк Уильямс и партнеры» и Моспроектом-2 создано совместное предприятие «Международный центр высотного строительства». Аналогичная работа ведется с английским архитектором Норманном Фостером. Надеемся, что при осуществлении 4 пилотных проектов совместно с зарубежными партнерами будет отбираться лучшее из того, что есть в мировом опыте. При этом нельзя забывать, что научно-технический прогресс в строительстве невозможен без тесного взаимодействия строительной науки и строительной практики.
В связи с отсутствием федеральных технических регламентов, которые должны прийти на смену СНиПам, нами обновляется вся московская нормативная база: выпущены МГСН (Московские государственные строительные нормы) по защите бетона от коррозии. Готовится Свод правил по производству бетонных и растворных смесей стабильного качества, в первую очередь для предприятий, входящих в созданный в Москве Союз производителей бетона. Сделано много интересных предложений и научных разработок.
Например, НИИЖБ разработал конструкцию здания с безригельным каркасом. Несущий каркас такого здания представляет собой стержневую систему, выполняемую в традиционном монолите или с использованием отдельных сборных элементов, с натяжением арматуры непосредственно в процессе строительства. Недавно на Нежинской ул. был построен комплекс экспериментальных сборно-монолитных зданий с натяжением арматуры в построечных условиях. Теперь задача проанализировать результаты, дать предложения по использованию инноваций в массовом строительстве. НИИЖБ закончил разработку по нашему заказу рекомендаций по расчету и проектированию монолитных зданий с плоскими перекрытиями на основе нового СНиПа по железобетону. МНИИТЭП (Московский научно-исследовательский и проектный институт типологии экспериментального проектирования) разработал рекомендации по расчету зданий на прогрессирующие обрушения, которые уже практически внедряются в зданиях крупнопанельного домостроения.
Таким образом, научно-техническая политика по применению железобетона в московском строительстве реализуется через систему научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ и апробации новшеств на объектах экспериментального строительства с последующим внедрением их в серийное производство. Всего за 7 лет мы уже построили более 100 экспериментальных объектов. Результаты этой масштабной комплексной работы внедряются в массовое строительство.
В перечне экспериментального строительства на ближайшие годы числятся 34 объекта, включая высотные здания, на которых предусматриваются мероприятия по обеспечению пожарной безопасности и устойчивости к прогрессирующему обрушению при чрезвычайных ситуациях, апробация новых конструктивных систем, энергосберегающие решения и др.
С другой стороны, возведение экспериментальных, уникальных и высотных зданий, обеспечение их безопасности потребует тесного взаимодействия проектных, изыскательских, строительных и научно-исследовательских организаций.
Правительством Москвы принято решение вести с участием науки мониторинг состояния таких зданий как на стадии их возведения, так и на стадии эксплуатации. Эта работа начата на ряде объектов. При этом для длительного мониторинга высотных зданий МНИИТЭП и РИА (Российской инженерной академией) совместно со «Стройтехинновацией» сейчас разработана автоматизированная станция, которая апробируется в проекте одного из зданий комплекса «Москва-Сити». Это позволит вести раннюю диагностику конструкций, предотвращая появление и развитие опасных факторов, и тем самым повысить безопасность эксплуатируемых ответственных объектов.
Для ответственных объектов в Комплексе архитектуры, строительства, развития и реконструкции Москвы создана Экспертная комиссия по оценке надежности конструктивных решений и технического состояния строительных конструкций большепролетных, высотных и других уникальных зданий и сооружений, проектируемых и возводимых в Москве. В 2004 г. рассмотрено 44 объекта, в 2005 г. — 55 объектов. Результаты обобщены в РИА под руководством члена-корреспондента РАН (Российской академии наук), президента РИА Б. В. Гусева. Серьезных замечаний по конструкциям из железобетона не выявлено, но по некоторым объектам даны рекомендации по продолжению мониторинга.
Какие же задачи ставит Департамент градостроительной политики, развития и реконструкции города Москвы перед строительной наукой в области бетонов? Учитывая зарубежный опыт и возможность получения экономического эффекта в высотном строительстве, необходимо переходить на тяжелые высокопрочные бетоны класса В90.
Известно, что за рубежом конструкционная прочность бетона с 1970 по 1990 гг. возросла с 40 до 120 Мпа, в мостах — с 40 до 70 Мпа. У нас тоже есть примеры освоения в «Моспромжелезобетоне» бетонов класса В60 при изготовлении тюбингов для Лефортовского и теперь Серебряноборского тоннелей. Но это пока единичные примеры. Здесь мы ожидаем практические результаты по составам и технологии применения в строительстве высоток, в первую очередь от головного института — НИИЖБ, которому Департамент совместно с ОАО «МКНТ» заказал соответствующие разработки. Предложения по разработкам в этом направлении поступили и от нашей отраслевой академии — РААСН.
Координатор по программе высотного строительства — ОАО «Новое кольцо Москвы» — уже ведет переговоры по организации совместного производства высокопрочных бетонов с рядом зарубежных фирм. Предстоит исследовать пожаротехнические свойства высокопрочных бетонов, поскольку в новых нормах их огнестойкость должна составлять до 4 час. Весьма интересен и опыт применения трубобетона, который впервые появился в России и был использован в строительстве мостов. Сейчас это направление активно развивается в КНР при сооружении высотных зданий и даже вантовых мостовых пролетов до 450 м под руководством проф. Цая, который, кстати, много лет назад защитил диссертацию по этой теме в НИИЖБ. В Москве разработку этой технологии ведет ИМЭТ: в Московской области уже построены два объекта-прототипа, правда, мало-этажных, готовится строительство 25-этажного дома в Саратове. Неплохо было бы использовать этот опыт и для программы «Новое кольцо Москвы».
В области легких бетонов тоже предстоит серьезная работа по разработке и освоению конструкционно-теплоизоляционных бетонов класса В30 с маркой по плотности Д 1400-1800 в первую очередь для реконструкции и санации жилого фонда первого периода индустриального домостроения.
Такие требования выдвигают наши проектировщики, вплотную приступившие к разработке проектов реконструкции 5-этажных зданий, включая их надстройку до 2 – 4 этажей. Понятно, чем легче надстройка, тем больше этажей можно надстроить и тем больший экономический эффект, за счет выхода дополнительной площади, получить.
Еще одна задачареконструкции — создание новых видов архитектурных бетонов, образующих цветовое и стилевое единство со старой застройкой. Необходимо заняться и повышением механических свойств ячеистых бетонов. Дело в том, что сегодня они широко применяются в сборно-монолитных и монолитных зданиях для навесных вентилируемых фасадов и, как показала проверка ИГАСН (Инспекции государственного архитектурно-строительного надзора) и ГУ Центра «ЭНЛАКОМ», прочность анкеровки в них подоблицовочных конструкций недостаточна. За решение этой актуальной задачи взялся коллектив ученых секции «Строительство» РИА под руководством проф. А. И. Звездова. И мы ждем от него скорых результатов.
Еще одно новое направление — разработка НИИЖБ и ПИ 2 (Проектным институтом) универсальной системы — аналога известного «Симпролита» на основе вибропресованных блоков из легких бетонов с заполнителем из эффективного утеплителя для ограждающих конструкций из монолитного железобетона в случае несущего каркаса. Краны для реконструкции в этом случае не нужны, и надстройку, как мы думаем, можно проводить без отселения жителей. Затраты снижаются на 35 – 40 %. Эта система требует экспериментальной проверки и разработки комплектов машин и механизмов, чем мы собираемся заняться в 2006 г.
Требует совершенствования и армирование железобетона, поиск эффективных видов стали и неметаллической арматуры. Для производства сборного железобетона мы заканчиваем переход на сталь класса А500, создали на заводе «Моспромжелезобетон» экспериментальный участок производства базальтопластиковой арматуры. На заводе «ЖБИ-15» заканчивается монтаж установки по формовке труб — стволов мусоропроводов — с дисперсным армированием базальтовой фиброй. Дальнейшая задача — расширить этот эксперимент и искать другие области применения для изделий из базальта, например, для замены нержавеющей стали в трехслойных панелях на стекло- или базальтопластиковые связи, другие малотеплопроводные материалы.
Как видим, сделано много, но предстоит сделать еще больше.
При этом бетон и его многочисленные разновидности сейчас и в ближайшие годы — основной строительный материал в строительстве. Задачи строительной науки — совершенствовать технологию бетонов, искать новые области их применения в строительстве, чтобы еще более повысить их эффективность.
| Автор: А. Н. Дмитриев Дата: 27.10.2005 Журнал Стройпрофиль 7-05 Рубрика: события: выставки, форумы, конференции, конкурсы Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |