CC BY
7
УДК 691.328.1
Ахметов И.А. студент магистратуры 1 курса
НИУ "Московский государственный строительный университет "
Россия, Москва Краснов И.Д. студент магистратуры 1 курса
НИУ "Московский государственный строительный университет"
Россия, Москва
ПРОБЛЕМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА В 21 ВЕКЕ
Аннотация: Эта статья поверхностно освещает проблему использования железобетона в 21 веке. Сам по себе бетон - очень прочный строительный материал. Великолепный Пантеон в Риме, крупнейший в мире неармированный бетонный купол, находится в отличном состоянии после почти 1900 лет. И все же многие бетонные конструкции прошлого века -мосты, дороги и здания - рушатся. Многие бетонные конструкции, построенные в этом столетии, будут устаревшими до его завершения.
Ключевые слова: Бетон, арматура, обрушения, CO2, экология, утилизация
Akhmetov I.A.
1rdyear master's student National Research Moscow State University Of Civil Engineering
Russia, Moscow Krasnov I.D.
1rdyear master's student National Research Moscow State University Of Civil Engineering
Russia, Moscow
THE PROBLEM OF THE USE OF REINFORCED CONCRETE IN THE
21ST CENTURY
Annotation: This article superficially highlights the problem of using reinforced concrete in the 21st century. By itself, concrete is a very durable building material. The magnificent Pantheon in Rome, the world's largest unreinforced concrete dome, is in excellent condition after nearly 1900 years. Nevertheless, many concrete structures of the last century — bridges, roads, and buildings — are crumbling. Many concrete structures built in this century will be obsolete until its completion.
Key Words: Concrete, rebar, caving, CO2, ecology, recycling
Основная проблема Учитывая стойкость древних конструкций, это может показаться любопытным. Но в 21 веке отличительным моментом является современное использование стальной арматуры, известной как арматура, скрытая в бетоне. Сталь изготовлена в основном из железа, и одно из неизменных свойств железа заключается в том, что оно ржавеет. Это разрушает прочность
ФОРУМ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ 12(2$) 2018
htto://forum-nauka.ru
426
бетонных конструкций способами, которые трудно обнаружить и восстановить.
Хотя ремонт может быть оправдан, чтобы сохранить архитектурное наследие культовых зданий 20-го века, но сомнительно, будет ли это доступным для подавляющего большинства структур. По словам писателя Роберта Курланда в книге «Бетонная планета», ремонт и восстановление затрат на конкретную инфраструктуру, как раз в Соединенных Штатах, будет составлять триллионы долларов, которые будут оплачиваться будущими поколениями.
Стальная арматура была драматическим нововведением 19-го века. Стальные стержни добавляют прочность, что позволяет создавать длинные консольные конструкции и более тонкие, менее поддерживаемые плиты. Это ускоряет время строительства, потому что для заливки таких плит требуется меньше бетона.
Эти качества, подталкиваемые напористым, а иногда и двуличным продвижением конкретной отрасли в начале 20-го века, привели к его массовой популярности.
Железобетон конкурирует с более прочными строительными технологиями, такими как стальная рама или традиционный кирпич и раствор. Во всем мире он заменил экологически чувствительные, низкоуглеродные варианты, такие как кирпич и грязевая земля - исторические практики, которые также могут быть более долговечными.
Инженеры раннего ХХ века думали, что железобетонные конструкции продержатся очень долго - возможно, 1000 лет. В действительности их продолжительность жизни больше похожа на 50-100 лет, а иногда и меньше. Строительные нормы и правила обычно требуют, чтобы здания выживали в течение нескольких десятилетий, но ухудшение может начаться всего за 10 лет.
Многие инженеры и архитекторы указывают на естественную близость между сталью и бетоном: они имеют аналогичные характеристики теплового расширения, а щелочность бетона может помочь подавить ржавчину. Но до сих пор не хватает знаний об их составных качествах - например, в отношении изменений температуры, связанных с воздействием солнца.
Многие альтернативные материалы для армирования бетона, такие как нержавеющая сталь, алюминиевая бронза и волоконно -полимерные композиты, пока еще широко не используются. Доступность простой стальной арматуры привлекательна для разработчиков. Но многие планировщики и разработчики не учитывают расширенные расходы на техническое обслуживание, ремонт или замену.
Существуют технологии, которые могут решить проблему коррозии стали, такую как катодная защита, при которой вся структура связана с электрическим током, препятствующим коррозии. Существуют также интересные новые методы контроля коррозии электрическими или акустическими средствами.
Другим вариантом является обработка бетона с помощью ингибирующего ржавчину соединения, хотя они могут быть токсичными и неуместными для зданий. Существует несколько новых нетоксичных ингибиторов, включая соединения, экстрагированные из бамбуковых и бактериальных производных «биомолекул».
В принципе, ни одно из этих событий не может решить неотъемлемую проблему, заключающуюся в том, что стальное железо в бетоне разрушает его потенциально большую долговечность.
Экологические затраты на перестройку
Массовое использование железобетона имеет серьезные последствия для планеты. Бетон является третьим по величине источником выбросов углекислого газа, после автомобилей и угольных электростанций. Только производство цемента составляет примерно 5% глобальных выбросов CO2. Бетон также составляет самую большую долю отходов строительства и сноса и составляет около трети всех отходов мусорных свалок.
Переработка бетона является сложной и дорогостоящей, снижает ее прочность и может катализировать химические реакции, которые ускоряют распад. Мир нуждается в сокращении производства бетона, но это невозможно без создания более долговечных конструкций.
В недавней статье мы предлагаем, чтобы широкое признание железобетона могло быть выражением традиционного, доминантного и в конечном счете разрушительного взгляда на вещество как инертного. Но железобетон не является действительно инертным.
Бетон обычно воспринимается как каменный, монолитный и однородный материал. Фактически, это сложная смесь приготовленных известняков, глинистых материалов и широкого спектра горных или песчаных заполнителей. Сам известняк представляет собой осадочную породу, состоящую из оболочек и кораллов, на формирование которых влияют многие биологические, геологические и климатологические факторы.
Это означает, что бетонные конструкции при всех их каменных поверхностных качествах фактически сделаны из скелетов морских существ, основанных на скале. Для этих морских существ миллионы и миллионы лет живут, умирают и превращаются в известняк. Эта временная шкала резко контрастирует с жизненными промежутками современных зданий.
Сталь часто воспринимается как инертная и упругая. Такие термины, как «Железный век», предполагают древнюю долговечность, хотя артефакты железного века сравнительно редки именно потому, что они ржавеют. Если строительная сталь видна, ее можно поддерживать - например, когда мост Харбор-бридж в Сиднее неоднократно окрашивается и перекрашивается.
Однако, когда она встроены в бетон, сталь скрыта, но скрытно активна. Влага, проникающая через тысячи мелких трещин, создает электрохимическую реакцию. Один конец арматуры становится анодом, а другой - катодом, образуя «батарею», которая обеспечивает превращение железа в ржавчину. Ржавчина может расширить арматуру до четырех раз ее
размеров, увеличивая трещины и заставляя бетон разрушаться в процессе, называемом отслаивание, более широко известном как «бетонный рак».
Мы полагаем, что нам нужно изменить наше мышление, признать бетон и сталь как активные материалы. Это не случай изменения каких-либо фактов, а скорее переориентация того, как мы понимаем и действуем по этим фактам. Избежание отходов, загрязнение и ненужная перестройка потребуют много размышлений вне дисциплинарных концепций времени, и это особенно справедливо для строительной отрасли.
Обрушившиеся цивилизации прошлого показывают нам последствия краткосрочного мышления. Мы должны сосредоточиться на построении структур, которые выдерживают испытание временем - чтобы мы не оказались с неуклюжими, заброшенными артефактами, которые больше не подходят для их первоначальной цели, как статуи острова Пасхи.
Использованные источники:
1) Бетон // Военная энциклопедия : [в 18 т.] / под ред. В. Ф. Новицкого [и др.]. — СПб. ; [М.] : Тип. т-ва И. Д. Сытина, 1911—1915.
2) Бетон // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
3) Пирожников Л. Б. Занимательно о бетоне / Под. ред. А. Н. Попова. — 2-е изд., доп. — М.: Стройиздат, 1986. — 104 с.
4) Дворкин Л. И., Дворкин О. Л. Специальные бетоны. — М.: Инфра-Инженерия, 2012. — ISBN 978-5-9729-0046-6.
5) Строительные материалы, учебник для студентов ВПО, обучающихся по направлению 270800 «Строительство», Мещеряков Ю.Г., Фёдоров С.В., 2013
ФОРУМ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ 12(2$) 2018
htto://forum-nauka.ru
429
