 На протяжении ХХ в. в развитии мегаполисов наблюдалась ярко выраженная тенденция перехода от малоэтажного строительства к высотному. Основными причинами этого были рост населения, удорожание земли и поиск новых, отвечающих духу времени, архитектурных форм. Высокая стоимость земли и целый ряд технических ограничений привели к преобладанию зданий башенного типа. Как правило, это были здания из стекла и бетона, основой которым служил металлический каркас. Однако на заре XXI в. опыт обрушения небоскребов в Нью-Йорке (в результате трагических событий 11 сентября) показал, что при всей красоте и продуманности технических решений не обеспечивается безопасность при террористических актах и серьезных пожарах. Дело в том, что металлоконструкции, выгодно отличающиеся от железобетонных конструкций в обычных условиях, при пожаре быстро нагреваются и теряют жесткость. Потеря жесткости и изменение формы отдельных конструкций приводят к недопустимому перераспределению нагрузок и, как следствие, обрушению всего здания.
Переосмысление событий 11 сентября привело к необходимости изменения конструктивной схемы высотных зданий. Теперь в качестве несущей основы все чаще применяются центральное железобетонное ядро и система окружающих его железобетонных колонн. Примером такой конструктивной схемы могут служить башни комплекса «Федерация», который сейчас возводится в Москве. Комплекс «Федерация» состоит из двух башен. Меньшая башня в 63 этажа, имеющая высоту 242 м, уже практически построена, а большая, в 93 этажа и высотой 354 м, находится в процессе строительства. Прочностные и эксплуатационные характеристики обычных бетонов не обеспечивают требований к бетонам несущих конструкций высотных зданий. В данном случае нужны более высокие показатели прочности и долговечности. На фото 2 - армирование колонны и ригеля большей по высоте башни комплекса «Федерация». Высокая густота армирования железобетонных конструкций и технологические требования к бетонной смеси, подаваемой бетононасосом на большую высоту, вызывают необходимость использования бетонных смесей с подвижностью не менее Пк 4.Существенный прорыв в создании российских высокопрочных бетонов стал возможен в середине 90-х годов ХХ в. благодаря разработке д. т. н. С. С. Каприелова (тогда еще к. т. н.) - модифицирующей добавки МБ-01 [1]. Модификатор МБ-01 представляет собой двухкомпонентную гранулированную добавку на основе аморфного микрокремнезема и суперпластификатора С-3. Кроме этих двух компонентов в составе в мизерном количестве присутствует добавка НТФ, которая позволяет несколько замедлить начало схватывания смеси. В технических условиях и рекламных проспектах об этом не сказано, но при больших объемах поставок можно заказать модификатор, сохраняющий живучесть смеси в течение не 2 час., как обычно, а 4 или 6 час. Существует четыре марки модификатора МБ-01: МБ 8-01, МБ 10-01, МБ 12-01, МБ 14-01. Первый цифровой индекс соответствует процентному содержанию суперпластификатора С-3. Наиболее широко применяется модификатор серии МБ 10-01. Он на 90% состоит из аморфного микрокремнезема и на 10% из суперпластификатора С-3.При гидратации портландцемента в обычных условиях в структуре цементного камня образуется до 40% портландита - кристаллической гидроокиси кальция. Портландит представляет собой крупные кристаллы, которые достаточно легко растворяются в воде (1,65 г/л при 20 0С),обладают низкой прочностью и твердостью (2 по шкале Мооса). При пропаривании бетона образуется еще больше портландита. В условиях автоклава (при высоких давлениях и температурах) портландит вступает с поверхностью кварцевого песка в пуццоланическую реакцию, приводящую к образованию низкоосновных гидросиликатов, обладающих высокой прочностью, химической стойкостью и очень низкой растворимостью. На этом основано производство силикатных бетонов и силикатного кирпича. В обычных условиях реакция между кварцем и гидроокисью кальция практически не происходит:Са(ОН)2 + SiO2 + (n-1)H2O == CaOSiO2&bullnH2O.(1)Однако существует аморфная разновидность двуокиси кремния, которая способна вступать с гидроокисью кальция в пуццоланическую реакцию при обычных температурах. Эту аморфную разновидность двуокиси кремния называют аморфным (или активным) кремнеземом, либо пуццоланой. Попытки использования для улучшения качества бетона природных пуццоланов (туфа, диатомитов, трепелов, опоки) привели к разработке пуццоланового и ряда сульфатостойких цементов, но революционных изменений не вызвали. Дело в том, что реакция шла только на поверхности частиц, и качество цементного камня улучшалось заметно, но не слишком значительно. Поэтому начиная с 70-х годов прошлого века многие специалисты занялись исследованием возможности использования для модификации бетона искусственных продуктов, содержащих аморфный кремнезем. Исследовалась эффективность применения измельченных шлаков, зол уноса и других порошковых и пылевидных агрегатов, имеющих высокое содержание аморфного кремнезема.
|
