КЕРАМЗИТОБЕТОН – ВЫСОКОПРОЧНЫЙ И ДОЛГОВЕЧНЫЙ МАТЕРИАЛ.
Нефтяные и газовые месторождения в нашей стране расположены как правило в северных районах с суровыми климатическими условиями. При разработке и обустройстве месторождений и их эксплуатации необходимо учитывать не только надежность и долговечность всех возводимых строительных конструкций, но и учитывать их влияние на окружающую среду. Уже давно в зарубежных странах, США, Норвегии, Дании, Японии и т.д. плавучие нефтедобывающие платформы изготавливают из керамзитобетона, так как он обладает огромными преимуществами перед тяжелым бетоном, такие как меньший вес, низкая теплопроводность, а при одинаковом классе по прочности, керамзитобетон обладает более высокой морозостойкостью, водонепроницаемостью и коррозионной стойкостью [1]. Это подтверждается не только исследованиями зарубежных ученых, но и исследованиями ведущих ученых нашей страны, проводимые на базе НИИ строительной физики РААСН [2], НИИЖБ им. А.А. Гвоздева и АО «ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева».
Если в других странах нефтедобывающие платформы из керамзитобетона строились еще с 60-х годов прошлого века, которые успешно эксплуатируются до сих пор, то в нашей стране применение высокопрочного керамзитобетона для особо ответственных конструкций нефтяных и газовых месторождений только начинают внедрять. Так, в уникальном проекте компании НОВАТЕК по производству сжиженного природного газа Арктик СПГ-2, основания гравитационного типа (ОГТ) были запроектированы из высокопрочного керамзитобетона. Всего предполагается строительство трех ОТГ, две их которых уже изготовлены, а одна даже доставлено морским путем к месту монтажа и эксплуатации на п-в Гыдан. Основным поставщиком высокопрочного керамзитового гравия для изготовления ОГТ в проекте Арктик СПГ-2 являлось наше предприятия – ООО «Винзилинский завод керамзитового гравия».
Особо актуально применение высокопрочного керамзитобетона взамен тяжелого во всех конструкциях, эксплуатируемых в условиях низких отрицательных температур и на вечномерзлых грунтах, что обусловлено следующим:
1. Снижением нагрузки на слабые грунты на 25-30%.
2. Уменьшение теплопереноса к вечномерзлым грунтам от вышележащих конструкций и окружающего воздуха в 3 раза.
3. Более высокая морозостойкость легкого бетона.
4. Меньшая чувствительность бетона к последствиям раннего замораживания при бетонировании конструкций [3].
Прочность любого вида бетона складывается из прочности растворной части, прочности крупного заполнителя и прочности контактной зоны между крупным заполнителем и растворной частью. Если говорить о тяжелом бетоне, то, как раз контактная зона между щебнем и растворной частью является слабым звеном, по которому в первую очередь происходит разрушение бетона при замораживании-оттаивании. В свежеуложенной бетонной смеси вода, как самый легкий компонент, отжимается в верхние слои конструкции, встречая на своем пути плотный крупный заполнитель с низким водопоглощением, образует на его поверхности пленки воды и даже достаточно крупные линзы. Вода, попадая в данные полости и при замерзании увеличиваясь в объеме нарушает сцепление между заполнителем и растворной части, что и приводит к разрушению бетона. В керамзитобетоне, за счет пористой структуры и высокого водопоглещения керамзитового заполнителя, во-первых – образуется более прочная контактная зона между заполнителем и цементным камнем, без полостей в которых могла бы в последствие скапливаться вода, во-вторых при замерзании есть резервная пористость, куда может отжиматься вода при увеличении объема. С этим же связано то, что при раннем замораживании свежеуложенной керамзитобетонной смеси, после ее оттаивания бетон способен к восстановлению твердения и полному набору проектной прочности.
Высокая надежность конструкций из керамзитобетона подтверждается и строительством из него жилых и общественных многоэтажных зданий. Так, например, Администативно-управленческое 25-ти этажное здание «Gazoil Plaza» на ул. Наметкина, вл. 14 в Москве построено из высокопрочного керамзитобетона классов по прочности В45-В50, включая несущие конструкции стен, колонн и перекрытий пролетом 8 м. Еще одно 30-ти этажное жилое здание из высокопрочного керамзитобетона запроектировано в г. Воронеже специалистами лаборатории №1 НИИЖБ.
Рисунок 1 - 25-ти этажное здание «Gazoil Plaza» из керамзитобетона
Сравнительные расчеты специалистов лаборатории №1 НИИЖБ подтверждают не только высокую техническую эффективность и целесообразность применения высокопрочного керамзитобетона для несущих конструкций зданий по сравнению с тяжелым бетоном, но и экономическую целесообразность. За счет снижения веса конструкций здания, снижаются нагрузки на несущие элементы, что позволяет уменьшить их сечение и расход арматуры.
Для конструкций с расчетным требуемым классом по прочности бетона В20-В30 применение керамзитобетона еще более обосновано, так как при такой прочности обеспечивается еще меньший вес и коэффициент теплопроводности конструкции, что позволяет защитить вечномерзлые грунты от таяния и деформаций.
Идеальным решением для возведения фундаментов зданий и инженерных сооружений в условиях Арктики и Крайнего Севера является керамзитобетон классов по прочности В20-В30.
Литература:
1) К нормированию физико-механических характеристик высокопрочных легких бетонов и методам расчета конструкций из них / Карпенко Н.И., Ярмаковский В.Н. // Жилищное строительство. 2016. № 7. С. 25-28.
2) Конструкционные легкие бетоны для нефтедобывающих платформ в северных приливных морях и морях Дальнего Востока/ Н.И. Карпенко, В.Н. Ярмаковский // Строительные технологии. Вестник инженерной школы ДВФУ. 2015 №2 (23)
3) ООО "Винзилинский завод керамзитового гравия" (Тюменская оболасть). Строительные материалы и изделия из керамзита и керамзитобетона для гражданского и промышленного строительства от фундамента до крыши / Саммасов Р.Ф., Панченко Ю.Ф. // Строительные материалы. 2022. № 5. С. 19-21.