Применение структурированных бетонов в современном мостостроении

Существующие стандарты на конструкционные бетоны определяют их в диапазоне плотностей от 1,2 до 1,7 т/куб. Известен целый ряд таких материалов (керамзитобетоны, шунгезитобетоны и т.д.), однако основными их недостатками кроме высокой стоимости за куб являются невысокая прочность и морозостойкость как следствие высокой пористости.

Свойства нано-структурированных бетонов

В прочных и легких бетонах и, одновременно, в бетонах с высокой климатоустойчивостью заинтересованы строители мостов, девелоперы, занятые реконструкцией центров старых городов при повышении этажности и изменении облика зданий, но без замены фундамента, проектировщики высотных сооружений и т.п. К легким бетонам различного назначения, как к основному строительному материалу, в различных проектах предъявляются достаточно разнообразные требования. Но практически всегда проектировщик заинтересован в доступе к бетонам с невысокой ценой куба структурных бетонов от М100 до М400, низким удельным весом при сохранении или даже развитии несущих способностей деталей из такого бетона. Одним из направлений, на котором наиболее эффектно реализуется синергизм применения новых методов и материалов, является задача создания легкого бетона с максимально высокими характеристиками при минимальной стоимости куба такого бетона. Эта задача решена на основе поиска сочетания среди стандартных дешевых компонентов (цемент М400, песок, щебень) и компонентов по высокой стоимости ( микрокремнезем, легкий наполнитель, модифицированная микрофибра, пластификаторы и другие компоненты). При этом может с успехом производиться транспортирование свежего упрочненного бетона миксерами-автобетоносмесителями на строительный объект с обеспечением миксерами нужной вязкости бетонной смеси. На основе этого технического решения разработан и испытан легкий структурированный бетон. Легкий нано-бетон был испытан и рекомендован для применения в аккредитованном испытательном Центре во Французском Институте Бетона , который провел работу по испытаниям и рекомендовал его применение в Евросоюзе. Структурированный бетон также сертифицирован Хорватским аккредитованным центром и допущен к применения.

Основные параметры нового конструкционного бетона:
-прочность на сжатие не менее 45-55 МПа;
-прочность на растяжение при изгибе не менее 6-8 МПа;
-водонепроницаемость не менее 14-20;
-морозостойкость не менее 350 циклов;
-удобоукладываемость П4-П5;
-плотность не более 1500-1600 кг/куб

Наноструктурирование легкого бетона дает уплотненные границы наполнителей . При этом большая часть пор является закрытой и изолированной от внешних поверхностей. Такая структура бетона позволяет при довольной высокой пористости обеспечить высокую водонепроницаемость, что позволяет исключить применение гидроизолирующих бетонов и снизить стоимость моста благодаря тому, что стоимость поставки за куб структурных бетонов к мостостроительной площадке гораздо меньше стоимости доставки куба тяжелых бетонов. Значения плотности легкого структурированного бетона могут изменяться от 850 до 1800 кг/куб , но значение в 1650 кг/куб.м выбрано неслучайно.

Возведение мостов с применением наноструктурированных бетонов

В жидком виде наноструктурный бетон может с успехом транспортироваться в миксере и с использованием автобетононасоса АБН. Миксеры-автобетоновозы и автобетононасосы обеспечивают удержание требуемой подвижности и констистенции бетонов. В период отработки композиции проводилась работа по корректировке проектной документации по реконструкции моста через р.Волга и строители столкнулись с необходимостью обеспечить выравнивание плиты (с неравномерностью проседания до 1,5 м) в условиях обязательного повышения судоходности за счет увеличения пролетной части. Решение о применении легкого конструкционного бетона с отказом от выполнения гидроизоляции было шагом, позволившим избежать неоправданного увеличения стоимости строительных работ. Мост был построен и введен в эксплуатацию в конце 2007 г. Этот прецедент способствовал продолжению работ по совершенствованию технологии легкого нано-бетона и расширению спектра его использования. Приготовление растворов бетона на стандартных бетонных узлах, даже в условиях технологической дисциплины, не позволяет вводить более двух дополнительных компонентов. Был поставлен вопрос о создании производства комплексных добавок, позволяющих использовать многокомпонентную добавку в условиях уже стандартных бетонных заводов. Для решения задачи спроектирована специализированная полуавтоматическая линия мощностью до 800 кубов добавок в месяц. Линия была введена в эксплуатацию , что позволило перейти к планированию объектов, одним из которых стал реконструируемый мост через реку Вятка. Мост был построен с минимальной стоимостью затрат и принят в эксплуатацию в 2008 г. Проходят государственную экспертизу проекты довольно крупных мостовых сооружений, где также предполагается использование легкого нано-бетона.