Технология монолитного бетона на примере современных чудес инженерной мысли

На сегодняшний день ежегодное мировое производство бетона для монолитного строительства в наши дни превышает 1,5 млрд. м3. 

Для изготовления бетона расходуется больше половины выпускаемого на земном шаре цемента. Технология монолитного бетона применяется практически во всех сегментах современного строительства. Монолитный железобетон обладает рядом важных преимуществ перед другими материалами (например, металлом) при использовании его в каркасах высотных зданий. Главный его плюс – это способность эффективно рассеивать энергию колебания конструкции при ветровых нагрузках.

Как правило, горизонтальные отклонения верхнего уровня здания относительно его высоты обычно не превышают 1/1000. Кроме того, железобетон почти в 40 раз хуже, чем сталь,  проводит тепло и поэтому является намного более огнестойким.

Благодаря разработкам высокоподвижных, высокопрочных бетонов появилась возможность их подачи на высоту бетононасосами, данный технологический процесс намного эффективнее крановых операций при монтаже стальных конструкций.

Например, при возведении небоскребов «Петронас» в Куала – Лумпуре в Малайзии высотой 452 метра бетонирование производилось в переставной опалубке с использованием бетононасосов. Каркас круглого очертания этих башен небоскребов имел по периметру шестнадцать железобетонных колонн диаметром 2,4 метра каждая, связанных в уровне каждого этажа кольцевыми балками. Но самым ярким примером успешного применения монолитного железобетона является башня «Буржи Халифа» в Дубае, которая была введена в эксплуатацию в декабре 2009 года, высота которой составляет 828 метров. Несущий каркас башни в нижней ее части был выполнен из высокопрочного самоуплотняющегося бетона В 80. Толщина фундаментной плиты здания составила 3,7 метра, для нее применялся самоуплотняющийся бетон класса по прочности на сжатие В 50, его состав включал 40% золы при водоцементном отношении В/Ц= 0,34. Водоцементное отношение В/Ц — это отношение по массе количества воды к количеству цемента. Водоцементное отношение определяет текучесть цементного клея, твердеющего и превращающегося в цементный камень, и, следовательно, прочность бетона.

При затвердевшем бетоне (прочном бетоне) цементный камень должен прочно соединять каменные зерна и заполнять пространство между ними. Зола, которая была включена в состав бетона, была необходима для снижения тепловыделения в процессе набора прочности.

Фундаментная плита (ростверк) «Бурдж Халифа» опирается на 194 буронабивные сваи 1,5 метра диаметром каждая, погруженные в грунт на 43 метра. Стоит отметить, что грунтовые воды в месте строительства башни отличаются высокой агрессивностью: содержание хлоридов в них составляет 4,5%, сульфатов 0,6%, то есть выше, чем в морской воде. Поэтому для надежной гидроизоляции и защите бетона от коррозии подземной части были предусмотрены дополнительные слои бетона по отношению к арматуре, введение добавок – ингибиторов коррозии, а также строгий контроль за возможностью образования трещин и обширная катодная защита.

Бетонирование каркаса здания осуществлялось в сложных условиях, холодная зима и очень жаркое лето. В зависимости от времени года в состав бетона вводились либо ускорители, либо замедлители твердения. Например, при температуре воздуха 50 ºС достаточно непросто подобрать состав бетона для дальнейшей подачи смеси бетононасосом. Был выбран состав, в котором содержалось 13% золы, 10% микрокремнезема при максимальной крупности заполнителя 20 мм. Подача бетонной смеси производилась насосами под давлением  350 Бар (1 Бар = 105 Па) при диаметре бетоновода 150 мм.

Монолитный железобетон также применяют в малоэтажном строительстве. Существуют различные опалубочные системы, которые позволяют бригаде из семи человек бетонировать ежедневно одну блок-секцию на 2 квартиры трех-, четырехэтажного дома.

В монолитном исполнении сегодня возводятся жилые и общественные здания, плотины, градирни, трубы, резервуары, защитные оболочки атомных электростанций, морские платформы для добычи нефти. Разработанные на сегодняшний день разнообразные конструктивные системы опалубки позволяют решать самые сложные технические и архитектурные задачи.