Будущее - за модифицированными бетонами

В. Г. Батраков - один из самых известных в России ученых в области строительства. По данным Американского биографического института он входит в научную элиту мира как наиболее авторитетный и цитируемый ученый столетия. Он почетный член-корреспондент РААСН и Российской инженерной академии, доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР и премии Правительства России. На основе научных разработок В.Г. Батракова в области модифицирования бетонов построены крупнейшие объекты оборонного назначения, энергетики, химии и других отраслей.

Едва в середине XIX в. появился новый строительный материал цемент, а вслед за ним - бетон, ученые и практики взялись за улучшение их качества. Вскоре было подмечено, что при внесении в бетон определенных добавок, например хлористого кальция, его свойства изменяются в лучшую сторону: повышается морозостойкость или ускоряется процесс затвердевания. Так зародилось новое научное направление - модифицирование бетонов, то есть внесение в них химических добавок с целью получения материалов с заданными свойствами.

Сегодня в развитых странах мира все применяемые бетоны модифицируют, в России - максимум процентов 70. Получше обстоит дело в Москве, в регионах же строители могут и не знать об этом.

Нужны специальные нормативы, запрещающие использование немодифицированных бетонов. Так считает наш собеседник, ученый из НИИЖБа Владимир БАТРАКОВ.

- Владимир Григорьевич, почему мы так отстали от других стран в области применения бетонов с заданными свойствами? Казалось бы, их преимущества так очевидны.

- Причин много. Например, низкая культура производства, а внесение добавок требует аккуратности, тщательности. Другая причина - безответственность фирм. На западе стабильные устойчивые фирмы дорожат своей репутацией, а у нас попробуй накажи строителей, если бетон в здании, сооружении через несколько лет после сдачи объекта начал рассыпаться. Иную фирму и не найдешь. Но, конечно, нужно совершенствовать нормативную базу, чтобы стимулировать улучшение качества работ.

Наша отсталость тем более обидна, что в области научных разработок мы были не в числе отстающих. Еще в 30-е годы прошлого столетия больших успехов в изучении коррозии бетона добился советский ученый В.М. Москвин. Его книга о добавках, ускорителях твердения бетона актуальна до сих пор. Он стоял у истоков научной школы НИИЖБа, которая высоко ценится в мире. Мы поддерживаем отношения с крупными научными центрами мира, действующими в этой области науки.

- А когда начали применять добавки в бетоны на практике?

- Еще в древности при приготовлении строительных растворов для улучшения их свойств начали применять какие-либо добавки. Веками эта практика совершенствовалась, пока в XX веке не вылилась в целое научное направление.

В нашей стране добавки в бетон начали активно применять в послевоенные годы. Так, модифицированные бетоны были применены в 1960 г. при сооружении объекта оборонного значения в Североморске. Здесь были применены кремнийорганические соединения - уникальные вещества, придающие бетонам электроизоляционные свойства, повышающие их тепло-, морозо- и атмосферостойкость. Какое-то время назад проводилось обследование объектов в Баренцевом море, и никаких признаков разрушения бетона не было обнаружено.

Необходимо применять модифицированные бетоны при строительстве в суровых климатических условиях Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока, особенно гидросооружений.

Один из интересных объектов того периода - драга для добычи золота треста "Лензолота". Тогда при капитальном ремонте ее конструкции были обетонированы с применением модификатора ГКЖ-94. В результате драга не потребовала ремонта в течение нескольких сезонов, а до того в сезон по нескольку раз приходилось ее останавливать. Этот метод затем стал широко применяться при реконструкции дражного флота СССР.

Достаточно быстро оценили модифицированные бетоны специалисты, занимающиеся строительством каналов - быстротоков в Средней Азии, где скорость воды достигает 8 - 10 м/сек и она просто разрушает обычные бетоны.

Довелось мне участвовать в разработке бетонов для Южно-Украинской атомной электростанции. Там своя специфика - объект не должен пропускать радиоактивное излучение и выдерживать падение на него тяжелых предметов, например самолетов.

Среди крупнейших объектов второй половины XX в. - Красноярская, Зейская ГЭС, где были применены бетоны, модифицированные кремнийорганическими соединениями ГКЖ-94. Так, условия эксплуатации Зейской ГЭС - а она и без того расположена на территории с особо суровыми климатическими условиями - осложняются тем, что наклонная грань плотины со стороны нижнего бьефа ориентирована на юг и в результате подвергается значительной солнечной инсоляции. Проще говоря, бетон то сильно нагревается, то резко охлаждается. При строительстве плотины Зейской ГЭС были применены эмульсии с наибольшей степенью дисперсности. Она была сдана в эксплуатацию - в 1980 г. и за этот период наш бетон прекрасно показал себя.

Этот объект я вспоминаю с особой теплотой. Во-первых, какого уровня задачи здесь решались! Ведь Зейская ГЭС и сегодня остается одной из самых высоких в мире массивно-контрофорс-ных плотин. Во-вторых, здесь сложился тогда замечательный коллектив, и мне довелось работать со многими неординарными людьми - учеными, проектировщиками, гидростроителями. Это В. В. Конько, в те годы главный инженер строительного управления "Зеягэсстрой", Ю.А. Григорьев, директор Ленгидропроекта, коллеги-ученые О.В. Кунцевич, В. М. Бертов, В. И. Телешов, возглавлявший проектные работы, и другие.

- Расскажите немного подробнее об основных свойствах, которые придают бетонам химические добавки.

- При модификации бетонов ставятся разные цели. В одних случаях нужно добиться изменения их поведения в процессе работы, например улучшить удобоукладываемость, сохраняемость бетонной смеси, условия работы персонала и т.д. В других главная цель добиться необходимых эксплуатационных свойств - улучшить морозо-, огне-, ударопрочность, устойчивость к агрессивным средам и т.д. При этом ставится задача и не удорожать стоимость стройматериалов, уменьшить расход цемента, металла.

Благодаря добавкам сегодня появились бетоны, которые не требуют дополнительной гидроизоляции в тех случаях, когда они используются при фундаментальных работах.

Получен бетон с очень высокими характеристиками, который по функциональным свойствам в ряде случаев превосходит сталь.

Большое поле для применения модифицированных бетонов - те объекты, где приходится бороться с биокоррозией строительных материалов. Ее вызывают бактерии, плесневые грибы. Они поражают канализационные трубы, поверхности конструкций на предприятиях пищевой промышленности, сельскохозяйственного назначения и т.д. В быту, кстати, тоже нужно защищаться от этих "недругов", поселяющихся в наших ванных комнатах.

При новом строительстве можно защищаться от биокоррозии с помощью специальных добавок в бетоны, а в эксплуатируемых зданиях приходится это делать при реконструкции и ремонте. Поверхность сооружений пропитывают биоцидными растворами или вводят модификаторы биоцидного действия в бетонную смесь с водой затворения.

- А как бороться с грибками, поселяющимися в ванных и сантехкабинах?

- Поверхности в них нужно обработать гидрофобизирующими жидкостями с фунгицидами. Белый цемент, туф, ракушечник можно обработать 2%-ным раствором метилсиликоната натрия (гидрофобизатор), смешанным с хлористым цинком и медным купоросом.

Словом, за модифицированными бетонами - будущее и нужно как можно быстрее переходить на их стопроцентное применение.

- Расскажите немного о вашей лаборатории и ведущих специалистах института, работающих в области создания модифицированных бетонов.

- Я хотел бы назвать среди ведущих специалистов своего заместителя доктора технических наук С. С. Каприелова, ведущих сотрудников Е. С. Силину, А. В. Шисинфельда, Н.Ф Жигулева. Существенный вклад в решение проблемы смог внести В. Р. Фаликман, ныне заместитель директора института.

- А каковы перспективы, в каких направлениях сегодня ведется научный поиск?

- Как правило, при модификации бетонов добиваются одной или нескольких целей. Применение различных добавок одновременно ослабляет их действие или не дает необходимого эффекта. Концепция бетонов нового поколения ставит задачу добиваться комплексного улучшения качеств бетона, то есть улучшать сразу несколько его свойств.

Другая задача научного поиска - повышение физико-технических характеристик бетонов: увеличивать их прочность на сжатие, снижать водо- и газопроницаемость, добиваться низкой усадки и ползучести, повышения их коррозионной стойкости и долговечности. При этом ставится задача не усложнять технологии производства бетонных смесей, основывать их на использовании традиционных материалов, в том числе местных, и на сложившейся производственной базе.

Одно из ведущих направлений поиска новых видов добавок - химизация.

Совместно с химиками мы "проектируем" бетоны с заданными свойствами, комплексно улучшая определенные их характеристики, не ухудшая другие. Так, создана целая группа модификаторов, повышающих прочностные характеристики бетона, их морозостойкость, антикоррозионные свойства, снижающие их проницаемость и т.д.

Огромное значение имеет наше направление в науке для улучшения эксплуатации подземных сооружений. Для их защиты, как известно, разработана и продолжает разрабатываться целая гамма материалов вторичной защиты, то есть бетон "укутывают" во всевозможные защитные "одежки".

Когда появились сульфатостойкие цементы, они позволили улучшить эксплуатационные свойства бетонов в подземных сооружениях, но проблемы в целом не решили и по-прежнему вторичные средства защиты применяются.

Модификация же бетона позволяет полностью отказаться от этих "одежек". Бетон сам себя защищает от агрессивного воздействия подземных вод без гидроизоляции.

Сейчас в НИИЖБе разработаны комплексные модификаторы на органоминеральной основе (марки МБ-10-01, МБ-С), которые позволяют использовать обычные несульфатостойкие цементы или среднеалюминатные цементы для получения бетонов, не требующих вторичной защиты. Они нашли применение на таких крупных ответственных объектах, как Москва-Сити, туннель в Лефортово при строительстве третьего транспортного кольца в Москве, при высотном строительстве и на других.

Так, на Сити используется бетононасосная техника, позволяющая использовать литые бетоны, прочность которых достигает 800 - 1000 кг/см(кв).

Кстати, о литых бетонах. Наши достижения в их получении имеют большое социальное значение. В свое время я работал над проблемой, как спасти строителей, занимающихся утрамбовкой бетонов, от профзаболевания, вызываемого вибрацией оборудования в их руках, так называемых виброзаболеваний. Я видел больных, это жуткое зрелище, когда у людей нарушается весь вестибулярный аппарат. Спасение - в саморазливающихся бетонах, не требующих утрамбовки. Но для их получения требуется большое количество воды, а это ведет к снижению стойкости бетонов, снижается их коррозионно-, морозостойкость. И тут на помощь приходят суперпластификаторы, которые позволяют получать высокоподвижные бетоны литой консистенции, при этом их прочностные качества значительно повышаются.

Это свойство модификаторов - увеличивать прочностные свойства бетонов - имеет колоссальное значение при высотном строительстве, где фундаменты выдерживают большие нагрузки.

Подводя итоги нашей беседе, хотел бы коротко обозначить те цели, которые ставят перед собой ученые НИИЖБа, - создать бетоны, приближенные по своим качествам к металлу, керамике, полимерам.