Бетон: выбираем лучшее, то есть российское...

— Сказать, что эти методы родились только вчера, конечно, нельзя. Просто раньше мы обладали некоторым (большим) запасом знаний, которые не могли проверить в условиях реального строительства. Сегодня, в изменившихся условиях, эти знания оказались востребованы. Практика всегда корректирует теорию, поэтому на самом деле все, что сейчас делается, — это модернизированные технологии, технологии, опробованные на конкретных строительных объектах.

Еще полтора года назад никто в России, например, не имел представления, как на практике делать бетон с прочностью на сжатие 120 МПа (мегапаскалей). Сегодня на «Москва-Сити» возведены десятки тысяч кубометров конструкций из такого материала. Всего пять лет назад в нашей стране никто не производил бетоны классов В60 — В80 (прочность 80 — 100 МПа). Сейчас они востребованы и выпускаются московскими заводами в больших количествах.

— А имеются ли такие бесспорные, заметные, выдающиеся наши достижения мирового уровня, которые вы просто не можете не назвать?

— Конечно! Например, на «Москва-Сити», где мы работаем уже четыре года, впервые методом непрерывного бетонирования была выполнена фундаментная плита объемом 14,5 тысячи кубометров. Это бетон класса В50, с прочностью на сжатие чуть меньше 70 МПа. Бетонные смеси укладывались во время интенсивнейшего транспортного движения в центре столицы, тем не менее удалось так организовать весь процесс, что бетон поставлялся непрерывно с семи, а то

и восьми, московских заводов. За рекордно короткий срок — менее 60 часов! — удалось забетонировать огромную, массивную конструкцию, чему вряд ли найдешь примеры и в мировом строительстве. Тем же методом на «Москва-Сити» бетонировались и другие, менее массивные, конструкции, объемом по 6 — 9 тысяч кубометров.

— В чем здесь состоит секрет?

— Проблема, которая возникает при бетонировании таких массивных конструкций (почему мы и гордимся этим успехом), заключается в предотвращении трещин термического происхождения. Как известно, бетон при твердении выделяет тепло (этот процесс называется экзотермией): чем больше массив, тем выше температура. И когда разогревается масса этой конструкции с молодым, еще незрелым бетоном, то температура может достигать 80 с лишним градусов. Дальше пойдет процесс остывания конструкции, и если его не контролировать, то при резком охлаждении могут образоваться трещины, и конструкция, таким образом, станет дефектной. Вот как раз проблема обеспечения термической трещиностойкости и является главной при бетонировании таких больших массивов.

Второй по значимости проблемой здесь является технологичность работы. То есть нам нужно было обеспечить очень высокую ее производительность. В данном случае она была очень важна не только потому, что надо было ускорить укладку бетона, но и из-за очень большого количества арматуры в этих конструкциях. Вопрос решался за счет подачи туда пластичных, подвижных смесей.

Третья проблема, которая всегда существует при такой серьезной работе, заключается в координированности, четком взаимодействии всех занятых в ней структур — строителей, транспортников, заводчан, служб контроля и других. Ее также удалось решить.

Проще говоря, эта работа потребовала концентрации умения и знаний, грамотного проектирования всего технологического процесса (что выразилось в регламенте, который был разработан лабораторией химических добавок и модифицированных бетонов НИИЖБ). Особенность выбранной технологии заключалась в минимизации расхода цемента, который не превышал 330 килограммов на кубометр бетона. Цемент, кстати, был выбран специальный, с низкой экзотермией, и туда была введена добавка МБ-50С, одна из наших разработок.

— Иными словами, наша наука оказалась на высоте положения?

— Дело в том, что научным обеспечением здесь явился весь наш опыт на протяжении многих лет. Я считаю, что мы у себя в институте хорошо разобрались в механизме формирования высокопрочной структуры цементного камня и бетона.

В чем здесь состоит фокус? Почему, скажем, на той же базе строительной индустрии, что и раньше, в России теперь удается делать бетоны с уникальными свойствами для самых современных объектов — высокопрочные и сверхвысокопрочные? Да потому, что нам стало ясно, что для обеспечения высокой прочности бетона недостаточно просто снизить водоцементное соотношение, недостаточно только лишь использовать сверхчистый, «обогащенный» заполнитель и высокомарочный цемент, для этого нужно кое-что другое, а именно надо модифицировать структуру цементного камня с помощью специальных добавок. Вот это понимание, полученное в результате многолетних исследований, и явилось ключом к новым технологиям.

Но продолжу о «Москва-Сити». Еще одним заметным достижением здесь стало бетонирование нескольких очень сложных густоармированных (то есть насыщенных арматурой) конструкций с применением самоуплотняющихся бетонных смесей. Эти смеси (с осадкой конуса не меньше 28 сантиметров и с расплывом конуса 65 — 70 сантиметров) отличаются очень высокой подвижностью и практически не требуют виброуплотнения. И нам удалось уложить около трех тысяч кубометров такого бетона (который по-английски обозначается термином: Self-Compacting Concrete).

— В каких конструкциях?

— Это конструкции на двух башнях девятого участка «Москва-Сити», которые называются «Москва» и «Санкт-Петербург».

Там очень густое армирование — расход арматуры превышает 400 кг на кубометр, есть колонны, наклонные ригели, горизонтальные балки, конструкции так называемого аутригельного этажа и другие. Также с применением этих смесей мы забетонировали фундаментные плиты с очень густой арматурой. В настоящее время с использованием самоуплотняющихся смесей бетонируются стены каркаса здания на 12-м участке. В этот каркас из сталебетона идут только такие смеси, причем бетон здесь высокомарочный, с прочностью 80 МПа, редкий сам по себе. Я думаю, что даже для мировой строительной практики это является замечательным успехом.

— Вы говорили о высокопрочных и сверхвысокопрочных бетонах. Насколько широко используются они на «Москва-Сити»? И какие еще новые бетонные смеси здесь идут в дело?

— Под высокопрочными бетонами в данном случае я подразумеваю те, что имеют прочность 80 — 150 МПа. Сверхвысокопрочные, которые имеют выше 150 МПа, на «Сити» сейчас не применяются. Но если завтра вдруг появится какой-нибудь объект, где они будут востребованы, это можно сделать, мы уже знаем как.

Далее: бетоны сверхнизкой проницаемости и повышенной коррозионной стойкости. Это изначально очень плотные бетоны, которые не требуют так называемой вторичной защиты конструкций от агрессивных сред

— оклеивающей или обмазочной изоляции. Когда мы говорим о низкой водонепроницаемости, мы подразумеваем бетон с маркой по водонепроницаемости W-20 и даже выше.

Следующее явное наше достижение

— бетоны с низкой экзотермией (низким тепловыделением) и повышенной термической трещиностойкостью для непрерывного бетонирования массивных конструкций. И, наконец, назову вам высокопрочные бетоны с компенсированной усадкой или расширением. Это тоже сегодняшняя реальность.

На самом деле есть у нас в лаборатории еще одна заготовка — так называемые порошковые бетоны (за рубежом их назвали «Reactive Powder Concrete») с прочностью в 180 — 250 МПа. Это бетоны с низкой пористостью, которые делаются без применения крупного заполнителя, то есть на мелком песке, с низким водоцементным соотношением. Структура у них сверхпрочная, сверхплотная. Но эти бетоны мы больше пока рассматриваем как концептуальные, и до их внедрения дело не дошло.

— Почему?

— Потребность в любом материале должна быть мотивирована либо эстетикой, либо конструкционной или технологической целесообразностью. Нужно, чтобы, как это произошло в случае с бетонами прочностью в 100, 120 МПа, заработала фантазия у архитекторов, проектировщиков, технологов, чтобы они могли на практике реализовать этот материал, оценив его достоинства. Это должны быть какие-то новые конструкции. Дело в том, что сейчас можно сделать, выдерживая его в специальных условиях, и бетон с прочностью, скажем, 800 МПа. Но кому и когда он будет необходим — вот в чем вопрос.

— Семен Суренович, а какие химические добавки используются в высокопрочных бетонах на «Москва-Сити»?

— Это прежде всего модификаторы серии МБ: МБ01, МБ30С и МБ50С. Кроме того, там применяются другие добавки по мере необходимости, в частности используются пластифицирующие, иногда замедлители схватывания и твердения. Одно время применялись на «Москва-Сити» и противоморозные добавки. Однако большой необходимости в них здесь нет.

Отмечу, что сотрудники нашей лаборатории причастны к очень серьезным достижениям в области добавок (или модификаторов, как принято сейчас говорить). Например, именно нашими людьми в свое время был разработан суперпластификатор С-3. Есть такой популярный продукт. Именно в нашей лаборатории были разработаны кремнеорга-нические соединения, которые модифицируют (облагораживают) структуру бетона и придают ему повышенную морозостойкость. Но эти материалы созданы уже давно, а последнее наше достижение — примерно десятилетней давности: серия минеральных добавок или модификаторов, которые мы обозначили как МБ (МБ-01, МБ-50С, МБ-30С и другие). Это новый класс добавок, которые отличаются своей многокомпонентностью — часть их ингредиентов органического, часть — неорганического происхождения, поэтому мы их условно обозначили как органомине-ральные модификаторы. Эти наши добавки вот уже десять лет позволяют поддерживать технологию бетона на высоком мировом уровне. Благодаря им делаются высокопрочные, сверхвысокопрочные бетоны, бетоны с низкой экзотермией, безусадочные. Впервые один из этих органоминеральных модификаторов прошел успешную проверку на строительстве торгового комплекса на Манежной площади в Москве в 1996 году, и с тех пор они применяются постоянно.

Последняя на сегодняшний день наша органоминеральная добавка называется «Эмбэлит». Она предназначена для производства высокопрочных и безусадочных бетонов.

— Можно ли говорить о каких-то особенностях бетонирования, которые связаны уже даже не с высотным, а со сверхвысотным строительством, как на «Москва-Сити» и подобных ему объектах?

— Существует, например, проблема подачи бетонных смесей на высоту нескольких сотен метров. Каким образом ее решают? Во-первых, за счет оптимального выбора механизмов, то есть бетононасосов. Во-вторых, надо решать вопрос оптимизации бетонных смесей по реологическим свойствам — они должны быть пластичными, связными, нерасслаивающимися.

Эти задачи уже успешно решены. Главная проблема здесь все-таки состоит в другом: когда строятся такие высотные объекты (их еще называют объектами экстремальной инженерии), необходима высочайшая производственная культура. А мы, занимаясь бетонами нового, по сути, поколения — высокопрочными, самоуплотняющимися, с низкой экзотермией, постоянно сталкиваемся с низким уровнем этой самой культуры на бетонных заводах. Во-первых, далеко не на всяком предприятии можно встретить ответственный и квалифицированный персонал. Во-вторых, то и дело оставляет желать лучшего качество основных ингредиентов бетона — цемента и заполнителей. Нынешний дефицит цемента дает повод нарушать все нормы, которые должны соблюдаться при входном контроле его качества и производственном процессе в целом. В результате иногда возникают ситуации, когда люди сделают бетонную смесь, забетонируют конструкцию, а через день-два выясняется: «что-то здесь не то». Начинаем разбираться, анализируем этот цемент, и тут видим, что «с колес», без всякой проверки, запустили в производство совершенно не тот материал, который был необходим. Такое тоже бывает.

Бетонные смеси укладывались во время интенсивного транспортного движения в центре столицы, тем не менее удалось так организовать весь процесс, что бетон поставлялся непрерывно с семи, а то и восьми, московских заводов. За рекордно короткий срок — менее чем за 60 часов! — удалось забетонировать огромную, массивную конструкцию...

— В каком направлении сейчас движется научная мысль в области методов бетонирования? Что предопределяет их перспективы?

— Я думаю, что новый опыт работы, который мы получили, действительно выявил многие проблемы, которые надо решать с привлечением научных ресурсов.

Вот первая из них. Появились высокопрочные бетоны, они применяются на разных объектах. Возникает вопрос, как контролировать качество этих материалов. Ясно, что существующие сегодня методы контроля должны быть как-то приспособлены, адаптированы для оценки-свойств этих бетонов, которые весьма сильно отличаются от традиционных. То есть нам необходимо предложить новую или усовершенствовать старые методики контроля качества бетона высоких марок.

Существует и проблема деформативности этого бетона. Я имею в виду такую вещь — все высокопрочные бетоны отличаются повышенным расходом цемента и, соответственно, объемом цементного камня. Вследствие этого данный бетон обладает повышенной экзотермией, то есть склонностью к термическому трещинообразованию. Повышенный расход, объем высокопрочного цементного камня существенно влияют на деформационные свойства бетона.

Одно из интересных направлений исследований, которое в связи с этим напрашивается уже сейчас, — это попытка разработать высокопрочные бетоны с низким расходом цемента. Это очень важно, потому что, во-первых, можно улучшить деформационные характеристики бетона, и во-вторых, чем меньше будет цементного камня в объеме бетона, тем это будет более стойкий материал, потому что цементный камень самый чувствительный к воздействию агрессивной среды компонент композиции, которой является бетон.

На самом деле эта проблема уже почти решена: сегодня мы в состоянии делать бетоны с прочностью до 100 МПа с расходом цемента в 450 килограмм на кубометр. Это очень умеренный расход, если иметь в виду, что до недавнего времени с аналогичным показателем делались бетоны с прочностью 50 МПа.

Наконец, существует проблема разработки новых добавок. Сейчас за рубежом появился новый класс суперпластификаторов, который несколько вульгарно называют гиперпластификаторами (это вообще термин неправильный, потому что «гипер» — всего лишь греческая приставка, означающая «сверх», а «супер» — латинская, означающая то же самое). Интересно, что исследования по получению суперпластификатора на поликарбоксилатной основе у нас проводились еще в 80-х годах, но тогда на них никто не обратил особого внимания: было время «разгона» эффективного С-3 на нафталин-формальдегидной основе. Прошло много лет, прежде чем японцы сумели синтезировать этот продукт, придав ему тем самым второе дыхание. В настоящее время эти добавки, правда зарубежные, применяются и у нас на стройках, но в силу дороговизны лишь в очень ограниченной степени; я думаю, что с появлением более доступных наших объемы значительно возрастут.

— Последний вопрос. Как вы оцениваете уровень отечественных технологий бетона? Выдерживают ли они сравнение с тем, что уже достигнуто в мире?

— Могу привести один пример. На «Москва-Сити» мы водили коллег-иностранцев. Так вот, по их признанию, ничего подобного по реальному физическому объему применения высокопрочных и вообще модифицированных бетонов у себя они просто не видели. 0 современных бетонах, которые применяются, я вам рассказал. Добавлю, что машины и механизмы, оборудование и опалубочные системы на наших крупнейших стройках применяются те же, что и на передовых стройках за рубежом.

Да, во многих отношениях, например в машиностроении и электронной промышленности, мы сегодня сильно отстаем, но в области технологии бетона мы сегодня находимся в мировом авангарде. Причем бетоны мы делаем только с применением собственных ресурсов, со своими добавками.

Кстати, одно нелишнее воспоминание по этому поводу. В 1976 году, когда в Москве строилась гостиница «Космос», поднялся большой ажиотаж вокруг суперпластификатора MeLment L.10, который предлагала тогдашнему Госстрою

одна из германских фирм. Наш суперпластификатор С-3 появился через два года, и я был на эксперименте, который устраивал Минтяжстрой в городе Липецке.

Привезли германский продукт и привезли наш, отечественный. Немецкий был в снежно-белой емкости, а наш — в помятой бочке. Но, когда начали прокачивать бетон, оказалось, что смесь с их добавкой теряла подвижность, а с нашей — нет. Когда же начали сравнивать цену, то это вообще оказалось «небо и земля»: их добавка тогда стоила 1100 долларов, а наша — максимум... 60 рублей. Всем стало всё ясно.

Вот почему и я, и все сотрудники нашего института всегда ратовали за отечественные технологии, отечественные добавки к бетонам. Твердым нашим убеждением это остается и по сей день.

— Спасибо за беседу!

Андрей ВОЛОК.