Железная хватка

Как строить и из чего – два главных вопроса, на которые проектировщики и строители постоянно ищут ответы. Многие годы отрасль подчинялась строгим предписаниям в виде сводов норм, правил и стандартов. Отклонения по размерам или весу не допускались. Сейчас республика готовится к переходу на принципиально иную систему Еврокода, или европейских стандартов.

Вместо конкретных предписаний за основу взяты общие параметры. Например, при строительстве коридора обеспечить такую ширину, чтобы можно было свободно эвакуироваться, при сооружении парковки – позаботиться о минимизации ущерба зеленым насаждениям. Для проектирования это открывает больше свободы, больше выбора. Вместе с тем новая система диктует новые требования к материалам.

Как рассказала Ольга Руденко, руководитель учебно-производственного комплекса Futurum Восточно-Казахстанского государственного технического университета, если раньше разрешалось применение бетона достаточно низкой прочности В7, B15, то Еврокодом предусмотрен класс прочности В80, В90. То есть в несколько раз выше.

– С теми компонентами, которые мы использовали ранее, таких характеристик достичь невозможно, – дала комментарий руководитель научного центра. – Нужны специальные добавки. На рынке их много – дорогих, подешевле, европейских, российских. Но все ведут себя по-разному в зависимости от того, какой используется материал.

Например, в Восточном Казахстане главный наполнитель бетонной смеси – щебень. Причем в районе Усть-Каменогорска он одного вида, в Риддере – другого, в Алтае – третьего. И в каждом случае, даже если используется одна и та же добавка, результат будет разным. Для строителей это не просто нюансы. В том же областном центре с его сейсмичностью в 7 баллов кирпичную кладку в холодное время можно вести только при условии, что используется бетон, набирающий прочность при отрицательных температурах. Для Зайсана, где зона сейсмичности составляет 9 баллов, вообще необходим особый состав максимальной прочности.

– Строителям нужен бетон с высоким классом прочности и морозостойкости, – рассказала руководитель. – И лучше всего, если добавки, придающие такие свойства, будут местного производства, недорогие.

В ВКГТУ в качестве ноу-хау разработали свою технологию фибробетона. Сам по себе материал не новый, его давно и широко применяют на Западе. Название говорит о том, что в состав смеси входит фибра – отрезки проволоки, дающие высокое сцепление, по сути, альтернатива армирующей сетке. Этот вид железобетона отличается прочностью, пластичностью, водонепроницаемостью.

Со всех сторон плюсы, но есть один минус, причем существенный. Как пояснила Ольга Руденко, вся используемая на сегодня в Казахстане фибра – импортная, своего производства этой добавки в стране нет. По этой причине цены на нее кусаются. И если речь идет о крупном строительном проекте, такой компонент заметно влияет на его стоимость.

Изюминкой технологии, предложенной усть-каменогорскими учеными, стало изготовление металлического наполнителя из списанных канатов и тросов.

– Группа под руководством кандидата технических наук Валерия Чернавина придумала способ изготовления фибры из отслуживших свое стальных канатов и тросов, например, от подъемных кранов и транспортного оборудования, – рассказала глава центра. – Канаты расплетают, очищают от масла и мелко рубят. Понятно, что способ не позволяет совсем отказаться от использования арматуры, но он значительно экономит ресурсы. И главное, открывает возможность утилизировать отработанный металл. До этого его просто отправляли на переплавку.

Ученые уже опробовали усть-каменогорскую фибру при изготовлении полов на крупном производстве. Несмотря на то что в промышленном цеху на покрытие оказывается колоссальная нагрузка, нет ни трещин, ни повреждений. В целом, по словам специалистов, сфера применения этого наполнителя с «железной хваткой» практически безграничная – от изготовления берегоукрепительных сооружений, тоннелей и фундаментов до сооружения взлетно-посадочных полос.

Эта же цель – получение бетона повышенной прочности – поставлена перед исследователями таких добавок, как стекло, жидкое стекло, а также золы и шлака ТЭЦ. Сейчас идут эксперименты с размером фракций, составом смесей, процентным соотношением. С одной стороны, ученые пробуют обеспечить регион материалом, соответствующим требованиям Еврокода, с другой – найти еще один способ утилизации отходов.

Отходы в доходы

– Использование местных материалов – актуальнейшая тема, – пояснила Ольга Руденко. – В прошлом году по заказу ведущей отечественной горно-металлургической компании мы взялись за тему вторичной переработки породы. На рудниках остается много мелкодисперсного материала, по сути, каменного порошка. Мы смотрели, где его можно использовать в строительстве. В частности, исследовали вариант производства сухих штукатурных смесей. Попробовали. Материал зарекомендовал себя неплохо. Сейчас научная группа подбирает вариант для его промышленного применения.

Кроме того, была исследована возможность применения породы в производстве тротуарной плитки. Сейчас камни на рудниках идут в отвалы. Привезли массу образцов, поэкспериментировали с составом. Изготовили в лаборатории несколько видов, из разных смесей. Заодно предоставили возможность студентам поработать руками, освоить технологию. Летом этой плиткой решено выложить дорожки на вузовской базе отдыха, чтобы лично убедиться в качестве.

– Сырье, остающееся при разработке рудников, можно использовать в качестве минерального порошка для изготовления асфальтобетонной смеси, – сообщила руководитель учебно-производственного центра. – В свое время, в переходный период, наша страна столкнулась с острым дефицитом этого сырья, его не производили в республике. Порошок приходилось импортировать, он был дорогим. Сейчас появились отечественные производства. Мы активировали материал битумом и минеральным маслом, проверили состав на характеристики. Он хорошо себя показал. Но, к сожалению, дорожные предприятия пока отказываются инвестировать в новое, осторожничают.

К слову, как признались в университете, пока региональная наука не может похвастать по-настоящему эффективными добавками на основе местных материалов. Если рецепты по достижению прочности того же бетона нащупаны, то решений, как повысить его морозостойкость, пока нет. Бизнесу сегодня проще купить импортное сырье, тем более что предложений на рынке хоть отбавляй. Но это не значит, что научные проекты бесполезны и их следует прекратить.

– Исследования и производство своего сырья необходимы, – заключила руководитель учебно-производственного центра. – В строительстве у нас широко распространен железобетон, потому что для него годятся гравий, щебень, ракушечник, песок, туф. Все, что есть в Казахстане. Если мы еще будем работать над соз­данием отечественных добавок, обязательно найдем вариант, который станет дешевле и выгоднее импортного.