Вес меньше, прибыль больше: новый подход к строительству

фото: «Брусника» Современное строительство стремительно развивается, предлагая уникальные решения, позволяющие сделать дома и здания долговечнее, экологичнее и экономичнее. Одной из главных тенденций является модернизация традиционных строительных материалов, которая помогает сочетать проверенную временем надежность с новейшими технологиями.

Что общего у современных многоэтажек, инновационных домов из древесины и космических кораблей? Ответ прост: легкость! Именно эта характеристика стала одной из ключевых особенностей современной строительной индустрии, стремящейся к снижению веса конструкций, повышению энергоэффективности и сокращению расходов. Одним из важнейших шагов на пути к этому стало исследование и разработка новых видов легких бетонов, обладающих уникальными свойствами, позволяющими менять облик архитектуры и повышать качество строительства.

О промежуточных результатах работы в этом направлении компании «Брусника» «Стройгазете» рассказал руководитель группы новых технических решений подразделения НИОКР компании Андрей Шевчук.

В начале исследования была сформулирована гипотеза: ее смысл в том, что использование легких бетонов, которые не уступают в прочности тяжелым, даст позитивный экономический эффект и повысит технологичность операций на строительной площадке. Специалисты полагали, что это поможет также ускорить некоторые процессы при производстве и увеличить размеры префабрицированных изделий.

Для выполнения этой задачи в компании «Брусника» решили работать по двум параллельным направлениям. Первое включало изучение легких инертных материалов для их использования в бетонной смеси, второе — поиск новых видов вяжущих веществ для бетона.

«Брусника» обратилась к инженерам итальянской компании Enco с техническим заданием разработать бетон с плотностью 1630–1940 кг/м3 с условием сохранения прочности Б30 для наиболее легкого, и прочностью Б50 для наиболее тяжелого. Инженеры из Enco предложили керамзитобетон и разработали рецептуры, которые позволяют достичь прочности и плотности материала в соответствии с техзаданием.

Также эксперты «Брусники» провели анализ сырьевой базы, осуществили инжиниринговые изыскания и разработали перлитобетоны, которые показали высокое снижение плотности с такими же показателями прочности, как у тяжелого бетона. Их плотность составила 1800 кг/м3, а прочность — 30 МПа.

Решая задачу, девелопер проработал ряд проблем. Исследование сырьевой базы показало, что в России представлены керамзиты с плотностью 800 кг/м3. При этом торговые представители предлагали керамзитобетон 550−600 кг/м3. Такое значение недостаточно для применения в конструктивных изделиях.

Для подтверждения результатов внутренних экспериментов «Брусники» и результатов компании Enco девелопер обратился в лабораторию испытаний строительных материалов, изделий и конструкций Института Экспериментальной Механики МГСУ.

Промежуточные результаты показали, что диаметр расплыва конуса бетонов на легких компонентах оказался очень высоким. Испытания подтвердили, что бетон является самоуплотняющимся, поэтому вибрирование в процессе заливки не требуется. Это дает возможность применять данные бетоны в густоармированных конструкциях, получать высокое качество поверхности на железобетонных изделиях и высокую прочность. Средняя плотность такой смеси составляет 1630–1940 кг/м3.

Альтернативные цементные системы

Для исследования новых типов вяжущих «Брусника» обратилась в Сколковский технологический университет, который предложил новые цементные системы. Ученые университета представили порядка 83 образцов. Наиболее перспективными оказались магний-железо-фосфатные и магний-фосфатные цементные системы.
После анализа результатов была предложена собственная схема синтеза нового магнезиального вяжущего. На данный момент — это решение отрабатывается внутри компании и проходит аттестацию с помощью рентгенно-фазового анализа. Подобные магнезиальные системы существуют в природе. Например, ушковит, твердость которого по шкале Мооса выгодно отличается от портландита — 3,5 против 2.

По такой схеме синтеза «Брусника» получила очень близкие по составу фазы, которые позволяют применять магнезиальное вяжущее как цемент.

Выводы

В результате «Брусника» получили керамзитобетон и перлитобетон, вышла на требуемые показатели прочности и технологичности смесей. Появилась возможность применять их на готовой сырьевой базе. В ближайшее время компания начнет экспериментальное использование керамзитобетона для создания префабрицированных конструкций.

Предварительные расчеты показывают: экономия от применения новых бетонных составов может достичь 10% за счет снижения расходов материалов и меньшей нагрузки на подъемные механизмы.

В дальнейшем «Брусника» проведет аттестацию магнезиальных цементов и расчет каркаса здания с применением этих типов бетонов. Компания также планирует испытания бетонов с магнезиальным вяжущем в сочетании с легкими инертными материалами и их дальнейшее внедрение в проектную практику.

Автор: Андрей Шевчук