На главную Обратная связь Карта сайта
Главная




(351) 247-87-17
211-40-80
polbeton@mail.ru
www.pol-beton.ru
ICQ: 493-705-348

ПРАЙС ЛИСТ



Прайс/Типовое предложение


Галерея покрытий



Современному строительству-долговечный бетон.

Современному строительству долговечный бетон


В.П. ТРАМБОВЕЦКИЙ, канд. техн. наук, НИЦ «Строительство»

  С каждым годом доля «великовозрастных» строительных объектов растет опережающими темпами в сравнении с новостройками. Для давно построенных объектов, а среди них больше всего - из бетона, начинается нелегкая жизнь: эксплуатационные требования постоянно растут в соответствии с потребностями этой самой среды. Отсюда - возрастающее число крупных и мелких аварий, выход объектов из строя, неисчислимые потери финансовых и трудовых ресурсов, нарастание социальных проблем.

    Тяжелое наследие
  Как известно, наиболее крупные и долговременные инвестиции осуществляются в сооружение зданий и объектов инфраструктуры. Именно поэтому общественное внимание должно быть обращено не только на начальную, но, главным образом, на возрастающую с каждым днём стоимость эксплуатации этих сооружений. Становится совершенно очевидным, что бурно развивающееся в настоящее время строительство совпадает по времени с ростом расходов на эксплуатацию и ремонт существующего гигантского фонда инфраструктуры.
  Сегодня нет проблем в деле изготовления долговечного бетона даже для весьма агрессивных и коррозионных сред. Проблема заключается в создании надежных и долговечных железобетонных конструкций, что представляет собой далеко не простую задачу. Если задача обеспечения надежной работы новых конструкций, наиболее благоприятных условий их эксплуатации и своевременного предупредительного ремонта не будет решена сегодня, то следующее поколение - а это наши дети - будет существенно ограничено в своих возможностях строить благополучное будущее. Большую часть ресурсов они будут расходовать на ремонт конструкций, доставшихся им в наследство от нашего поколения.
    Зарубежный опыт
  Подсчитано, что в США эксплуатируется более 595 тыс. автодорожных мостов, из которых примерно 25% имеют те или иные повреждения и требуют ремонта, реставрации или замены.В настоящее время стоимость эксплуатации мостов превышает $1 млрд ежегодно, а стоимость эксплуатации всех зданий и сооружений превышает $20 млрд. Нетрудно представить себе, какой груз проблем мы оставим своим потомкам, если не решим вопросы долговечности хотя бы капитальных сооружений. А ведь в нашей северной стране, по оценкам специалистов, до 75% зданий и сооружений, в том числе мостов и дорог, подвергаются агрессивным природным воздействиям.
  За рубежом же всё большее применение находит практика государственно-частного партнерства, когда подобные объекты передаются крупным строительным компаниям на основе концессионных соглашений, предусматривающих проектирование, строительство и эксплуатацию объекта в течение определенного периода. При этом данные организации заинтересованы в максимально длительной безремонтной эксплуатации.фото 1

  В других случаях от проектировщиков стали требовать оценки полной стоимости проекта с учетом расходов на эксплуатацию и оценки потерь в случае раннего выхода объекта из эксплуатации, что заставляет инвесторов соглашаться на применение лучших материалов и проектных решений для возврата вложенных средств с наибольшей выгодой.
  Кроме того, в договор подряда теперь вписывают гарантийный срок на эксплуатацию сроком не менее 10 лет, что и подрядчика вынуждает иначе подходить к качеству выполняемых работ. В качестве примера можно сослаться на опыт Великобритании в сооружении используемых подвальных жилых помещений.
Доверяется такое строительство только специально аккредитованным компаниям, которые, пройдя соответствующую проверку, докажут свою способность обеспечить безопасность помещения и здоровые условия проживания в нём в течение не менее 10 лет после окончания строительства.С заказчиками или покупателями такого здания подписывается контракт, в котором участвует и страховая компания, которая потом несёт полную ответственность за дом в гарантийный срок, в том числе и в случае изменения владельца дома, а также за работу субподрядчика, если таковой привлекался к работе.
    Долговечность конструкций
  Применяемый в течение многих лет в отечественной и зарубежной практике термин «долговечность конструкций» является субъективным и часто трудно определимым количественно. За рубежом его часто заменяют термином «срок службы», который измеряется количеством лет. Этот термин относится к конструкциям, проявляющим удовлетворительные эксплуатационные качества в течение оговоренного периода времени без непредвиденных расходов на эксплуатацию.
  Конструкции и сооружения рекомендуется проектировать с учетом заданного срока службы. Отечественные специалисты эту проблему достаточно хорошо знают и понимают, а потому предпринимают определенные усилия для разработки именно таких методов проектирования конструкций. Однако, как правило, конструкция или сооружение, после их изготовления переходит во владение эксплуатирующей организации, то есть для них начинается наиболее сложная пора эксплуатации.
  За рубежом для наиболее ответственных сооружений разрабатываются специальные концепции эксплуатации. Если до сих пор подход к эксплуатации основывался на интуиции и опыте, то современный подход опирается на научную основу, развитие так называемых стратегий эксплуатации, которые зачастую становятся интегральной частью проектов новых ответственных сооружений.
  Все конструкции и сооружения, как известно, выполняют одну или несколько функций, большинство из которых являются постоянными и активными, хотя некоторые из них могут быть пассивными и реализовываться только по требованию.
    Три причины отказа конструкций
  Различают три основные причины потери функциональности (отказа) конструкций, ведущие к снижению прочности, потере внешнего вида, или эксплуатационных свойств:
-технические - вызванные старением материала;

-внешние (предусмотренные и непредвиденные) - вызванные загрязнением внешней среды: авариями, землетрясениями, вандализмом и т. д.; человеческий фактор - ошибки в проектировании, реализации проекта, эксплуатации.
  Применительно к разработке стратегии эксплуатации бетонных конструкций следует иметь в виду известный «закон пяти» Де Ситтера, который утверждает, что один доллар, потраченный на долговечность на стадии проектирования, эквивалентен пяти долларам, потраченным на превентивную эксплуатацию, и двадцати пяти долларам, потраченным на коррективную эксплуатацию, т. е. на ремонтно-восстановительные работы.
    Стратегии эксплуатации
  Возможные последствия потери функциональности (отказа) конструкций оцениваются экономическими и социальными категориями и являются основой при выработке стратегии эксплуатации. Цель стратегии - обеспечение экономически сбалансированных технических мероприятий на уровне отдельных компонентов и конструкции в целом, позволяющих содержать конструкцию в таком состоянии, когда она может выполнять свои функции в течение определенного периода времени с достаточной надежностью, эксплуатационной пригодностью и надлежащим внешним видом. Приступая к выработке стратегии, следует определить функциональные требования, которым должна отвечать конструкция (компонент), и последствия, к которым может привести преждевременная потеря прочности.
  Известны три принципиально отличные стратегии эксплуатации:
-коррективная;
-по срокам службы;
-по срокам достижения уровня неприемлемости.
  В первом случае эксплуатационные действия предпринимаются после обнаружения признаков отказа в конструкции; во втором - через определенный период эксплуатации; в последнем случае - после достижения конструкцией или отдельным ее компонентом предельного состояния.
  Эти стратегии применяются на компонентном уровне. Дело в том, что большинство сооружений представляет собой многокомпонентные системы. Несмотря на безупречное выполнение функций большинством компонентов, сооружение в целом может утратить проектные свойства в результате выхода из строя одного или нескольких компонентов. Поэтому на уровне сооружения для каждой из его функций создается система декомпозиции с использованием принципов системного анализа, разработаны модели их эксплуатации с принятием решения пока только на качественном уровне.
    Оценка стоимости эксплуатации
  Используются три типа стоимости: риска, ремонта и инспекции. Очевидно, что целью эксплуатации является минимальная стоимость срока службы. Поэтому все указанные выше стоимости должны быть привязаны ко времени. Чем дольше выполняет свои функции элемент, тем ниже будет стоимость единицы времени его эксплуатации, но при этом растет риск отказа конструкции, для снижения которого приходится чаще проводить инспекции.
  В связи с длительным сроком службы строительных конструкций заметную роль в проблемах надежности приобрел фактический банковский процент на вложенный капитал. Существуют упрощенные формулы для количественного определения ожидаемой удельной стоимости эксплуатации для всех трех эксплуатационных стратегий. Разработано несколько вариантов компьютерных программ, которые с учетом вероятностных схем деградационных процессов автоматически определяют наиболее экономичную стратегию или выдают стоимость заданной стратегии.
  Возможность количественной оценки стоимости отдельных компонентов и сооружений в целом с учетом эксплуатационных расходов и рисков отказа позволяет оценить целесообразность дальнейшей эксплуатации некоторых сооружений и даже их досрочной замены, например, мостов.
    Оценка жизненного цикла конструкции
  Профессор Шиссель из Германии предложил свою экономически оптимизированную модель стратегии эксплуатации конструкций на основе вероятностных оценок жизненного цикла отдельных её компонентов. Оценка срока жизни конструкции включает определение вероятности наступления ряда предельных состояний (например, депассивации арматуры), учитывая внешние воздействия (действие антиобледенителей и т.д.) и сопротивление элемента или конструкции в целом проницанию хлоридов.
  Создание практической модели поведения конструкции во времени предусматривает проведение мониторинга с момента введения конструкции в эксплуатацию с учетом всех её фактических характеристик. Предлагаемые автором модели жизненного цикла конструкций, которые учитывают влияние факторов эксплуатации, позволяют оптимизировать стоимость ремонтов с учетом большого числа параметров: технических и функциональных требований, безопасности, эстетики, экономии, экологии и т.д. Разработаны математические методы сортировки и выбора приоритетов разной степени сложности с учетом большого числа параметров, которые могут быть использованы проектировщиками при выборе оптимальных вариантов эксплуатации. Идентификация и выбор соответствующих методов принятия решений составляет значительную часть системы управления жизненным циклом конструкции, что, в конечном счете, позволяет эффективно продлевать сроки жизни различных зданий и сооружений из бетона.
    Недостаток инвестиций в науку
  Но уровень научных достижений в области строительства, в том числе и в области бетоноведения, несопоставим, к сожалению, с достижениями в других областях науки и техники. Основным барьером инноваций в строительстве являются слишком высокие риски вложений в строительную науку и технологии. По данным Ф. Ятымович (США), среднемировые расходы на исследования и разработки в процентах от продаж в этих областях составляют:

  Данные вышеприведенной таблицы подтверждают закономерность заметного отставания достижений в строительстве от разительных, буквально революционных достижений во многих других областях, например, биотехнологии, информационной технологии и т.д. Вызывает удивление, что современное сверхвысокое и сверхдорогое здание или мост с невиданным доселе пролетом, от нормального функционирования которых зачастую зависит жизнь огромного количества людей, в ходе строительства и эксплуатации управляются сравнительно примитивными единичными системами контроля и мониторинга, стоимость которых несопоставимо мала по сравнению со стоимостью контролируемых ими объектов и жизнями людей, а современный автомобиль, который обеспечивает комфортную и безопасную жизнь всего одного или нескольких человек от силы, напичкан управляющими системами, стоимость которых сопоставима со стоимостью самого автомобиля.
    Комплексный подход
  Говоря о сроке службы конструкций из железобетона, нельзя не упомянуть о сложности и многогранности проблемы, которая, по мнению некоторых известных зарубежных специалистов, зачастую решается не совсем корректно. Так, например, С. Ростам из Дании полагает, что поиск путей продления срока службы железобетона только исследованием и усовершенствованием свойств бетона и арматурной стали мало продуктивен, хотя и представляет определенный интерес. Проблему следует решать комплексно, усовершенствование свойств обоих материалов и их оптимизация должны осуществляться с учетом их свойств в динамике и с учетом существа происходящих в конструкции процессов под воздействием окружающей среды.
  Последние 15-20 лет специалисты-бетоноведы посвятили разработкам и изучению свойств так называемых бетонов высокой технологии, отличающихся высокой плотностью и низкой проницаемостью. Их применение принесло заметный эффект в повышении долговечности бетона, однако в плане защиты от коррозии у таких бетонов выявился другой недостаток - уменьшение количества гидроокислов кальция, которые связываются пуццолановыми добавками.
  Существенно более эффективным оказалось применение более современных, самоуплотняющихся бетонов, которые помимо своей основной роли защиты арматуры от коррозии играют и определенную экологическую роль защиты работающего персонала от вибрации и окружающей среды от шума и пыли. Однако в обоих случаях рецептура бетонов существенно усложнилась, и для изготовления долговечных конструкций без изъянов требуются более совершенная техника и квалифицированные кадры. Но при этом возрастает вероятность технологических ошибок с непредсказуемыми последствиями.
  Кроме того, как уже упоминалось, одним из основных предназначений бетона является защита арматуры от коррозии, поэтому непроницаемый и долговечный бетон целесообразно применять с технической и экономической точек зрения только в защитном слое бетона.

  В последние годы к вопросам долговечности бетона привлечено внимание многих специалистов, и расчёты конструкций на долговечность становятся нормой во многих странах мира. В ЮАР, например, введены упрощенные контрольные испытания на долговечность, которые используются для оценки срока службы изделия. Эти испытания, базирующиеся на эксплуатационных характеристиках испытуемого изделия дают возможность подбора состава смеси для индивидуальных проектов.
  Основной объем проблем железобетона концентрируется вокруг коррозии арматурной стали и напрямую связан с адекватностью её защиты слоем бетона. Защитный слой бетона подвержен воздействию таких агрессивных агентов, как ионы хлорида и двуокись углерода из атмосферы и физическому разрушению вследствие эффекта «замораживания-оттаивания». Для бетонных конструкций долговечность напрямую связана со способностью защитного слоя сохранять свои свойства в течение заданного срока эксплуатации.
    Проектные концепции долговечности
  В общем случае проектные концепции по долговечности могут быть предписывающего и эксплуатационного характера. Первые основаны на спецификациях материалов (технических условиях), вторые - на количественных прогнозах по долговечности, полученных из натурных испытаний и измеренных фактических характеристик материалов.
  В Европе действующий стандарт на бетон EN 206 и переработанный на его основе немецкий стандарт DIN 1045-1 имеют предписывающий характер. Проектирование на долговечность заключается в правильном определении класса или области применения и правильном подборе материалов, соответствующих этим требовани¬ям (толщина защитного слоя и обработка бетона). В редких случаях для индивидуальных проектов требуется доказательство морозостойкости бетона в присутствии солей-антиобледенителей, иногда подтверждения его водо- или газонепроницаемости. Ряд европейских стран разработали свои эксплуатационные характеристики, используемые в дополнение к требованиям, изложенным в EN 206.
  Во многих странах для повышения долговечности железобетонных конструкций применяют некоторые дополнительные меры, в том числе вторичную защиту бетона, ингибиторы коррозии, катодную защиту, коррозионно-стойкие и нержавеющие стали, неметаллическую арматуру и т д.

Технологии бетонов 2007