Виктор Васильевич Михайлов (1901—1990)

Виктор Васильевич Михайлов —выдающейся ученый и инженер, посвятивший свою деятельность развитию науки обетоне и железобетонных конструкциях.

Рис. 1. Виктор Васильевич Михайлов

30-е годы XX века — революционный этап в развитиижелезобетона. С этим этапом навсегда связаны имена выдающихся ученых-бетоноведовЭ. Фрейссине (Франция) и В. В. Михайлова (СССР).

В 1933 г. в статье «Новые идеии взгляды» Э. Фрейссине развил ранее им высказанные идеи преднапряжения бетона.В том же году В. В. Михайлов на основании проведенных исследований пишет ииздает книгу «Напряженно-армированный бетон».

Михайлов первым в нашей страневзялся за изучение, разработку и внедрение технологии производствапредварительно напряженного железобетона. Громадной заслугой профессора В. В.Михайлова стало практическое воплощение идеи предварительного напряжения в рядезамечательных конструктивных и технологических решений, заложенных в основумассового заводского производства железобетонных конструкций. Михайлов внесвклад в разработку принципиальных положений теории и расчета железобетона,технологии бетона, различных механизированных способов формования бетона, создали внедрил метод непрерывного напряженного армирования, участвовал в созданииновых видов вяжущих (водонепроницаемый, расширяющийся, напрягающийся цементы),конструкций из самонапряженного и предсамонапряженного железобетона, стал однимиз организаторов индустрии производства железобетона, в том числе сборного.

Виктор Васильевич родился вгороде Кутаиси (Грузия) в 1901 г. Семья была состоятельной и родители много вниманияуделяли воспитанию детей. Уже в детстве маленький Виктор начал изучатьфранцузский и немецкий языки. В шесть лет его приняли в первый класс гимназии, гдеон сразу показал хорошие результаты. В 1913 г. семья переезжает в Тбилиси (тогда Тифлис)и гимназист Виктор переходит в реальное училище, которое оканчивает в 1916 г. В том же году он поступаетв политехнический институт. Наступило сложное время: революция, гражданскаявойна. Студент Виктор то учится, то работает — учеба затягивается. В 1928 г. он оканчиваетинститут и получает диплом инженера-механика.

В 1930 г. Виктор Васильевичначинает свою научную деятельность в качестве сотрудника Закавказскогоинститута сооружений. В это время в институте работала целая плеяда талантливыхученых-исследователей, в их числе были Ю. Я. Штаерман, М. З. Симонов и др.

Директором института былпрофессор К. С. Завриев, общепризнанный в Закавказье авторитет в областистроительства. В 1890-х гг. Завриев активно сотрудничал с Н. А. Белелюбским,виднейшим российским ученым в области мостостроения и строительных материалов.На «цементных» съездах, которые регулярно проводили профессора А. Р. Шуляченкои Н. А. Белелюбский рассматривались самые острые и наиболее насущные вопросыразвития науки о цементе и бетоне. Бюро «цементных» съездов постоянноконтактировало с руководством международной организации по испытаниюстроительных материалов RIZEMи виднейшими всероссийскими учеными в области строительства. Работая сБелелюбский и другими виднейшими учеными-строителями, К. С. Завриев, несомненно,знал о трудностях, которые переживала в начале XX в. наука о бетоне. Уже в то времябыло известно о предварительном напряжении бетона. Завриев довольно быстрозаметил выдающиеся способности Михайлова и со своей стороны всяческисодействовал его научным исследованиям в области предварительно-напряженногожелезобетона.

Виктор Васильевич выработалследующую научную методику выполнения изучаемой проблемы: теоретическаяпроработка — лабораторная проверка основных положений теории — окончательнаядоработка — широкое применение на практике.

В предыдущих статьях мы ужеотмечали, что в 1920-х гг. назревал второй кризис в развитии железобетона. Тогдавыяснилось, что применение сталей повышенных прочностей невозможно, чтоестественный путь совершенствования, облегчения конструкций — использованиеболее прочных материалов — для обычного железобетона исключен, что это,казалось тогда, материал ограниченной прочности.

Армирование железобетонныхэлементов высокопрочными сталями, а также повышение их трещиностойкости ижесткости возможны только после создания запаса в работе бетона на растяжениепутем, например, его предварительного обжатия.

В 1930-х гг. Михайлов впервые вСССР начал разработку направления предварительно-напряженного железобетона. Наосновании проведенных исследований он пишет книгу «Напряженно-армированныйжелезобетон» (1933) — первую в мире монографию о предварительно-напряженномжелезобетоне. Как отмечал профессор А. А. Гвоздев, «Виктор Васильевич первым внашей стране еще в начале тридцатых годов очень активно взялся за изучение,разработку, внедрение и пропаганду предварительно-напряженного железобетона».Новые идеи он излагал в книгах и журнальных статьях, но вначале у методапредварительного напряжения арматуры было много противников, в том числе исреди крупных ученых, часто вследствие непонимания существа процесса.

Одновременно Виктор Васильевичвел исследования по центробежному бетону. Первую книгу о центробежном бетоне оннаписал в 1934 г.Разработанные при его участии стойки из центробежного бетона были применены наэлектрофицированном участке железнодорожной магистрали Тбилиси — Батуми.

В 1939 г. Михайлов пишет монографию«Теория и практика центробежного напряженно-армированного бетона». К этомувремени он уже профессор и доктор технических наук.

Тогда же, в 1939 г., Виктор Васильевич ссемьей переезжает в Москву. Он начинает работать на строительстве крупногозавода сборных железобетонных конструкций и труб в Камушках. Здесь ему былисозданы условия для организации экспериментальной базы необходимой дляразработки его новых предложений. В этот период Виктору Васильевичу пришлосьвыполнять ряд конкретных заданий Наркомстроя и лично Н. С. Хрущева (в то времяпервого секретаря Московского горкома) в области индустриализации строительствас применением железобетонных конструкций.

В 1941 г. он поступает наработу в Центральный научно-исследовательский институт промышленных сооружений(ЦНИПС), где занимает должность заведующего лабораторией напряженно-армированногобетона.

В конце Великой Отечественнойвойны важной народнохозяйственной задачей стало восстановление угольных шахт наюге страны. Вышло постановление правительства, в котором для этой целипредусматривалось использовать в том числе и железобетон. Лабораториянапряженно-армированного бетона приняла активное участие в решении этойпроблемы.

Михайлов предложил конструкциюкрепи в виде рам из трубобетонных стоек и верхняка, а также разработалмеханизированную технологию их изготовления. Стойки и элементы верхнякавыполнялись из центробежного бетона М400–500 и армировались звезднымикаркасами. В короткие сроки было организовано производство железобетонной крепипредложенной конструкции. К концу 1946 г. было изготовлено 60 тыс. стоек,началась их установка на ряде шахт Донбасса.

За эту работу В. В. Михайлов ируководимый им коллектив в 1948 г. были удостоены Государственной премии СССР. В том же годувышла публикация Михайлова «Крепление горных выработок железобетоннымитрубчатыми стойками» — фундаментальное исследование по центрифугированиюжелезобетона.

Много неприятностей в те годыдоставляла усадка известковых цементов и бетонов на их основе. Существенныйсдвиг в этом вопросе был сделан в 1942 г., когда Михайлов предложил способполучения расширяющегося цемента, а также, совместно с Э. З. Юдовичем и Я. Н.Новиковым, изучил его свойства.

В состав предложенноговодонепроницаемого расширяющегося цемента (ВРЦ) входят глиноземистый цемент,гипс и высокоосновной гидроалюминат кальция, который готовится отдельно. Впоисках решения поставленной задачи был успешно использован образующийся впроцессе гидратации гидроалюминат кальция, который раньше считался злейшимврагом бетона и назывался «цементной бациллой». При разработке состава ВРЦудалось добиться того, что однажды образовавшийся гидроалюминат кальцияпроявляет свои растягивающие свойства в период, когда цемент находится в формегеля и легко подчиняется расширению, сохраняя свою способность к набору прочности.

Впервые бетон на ВРЦ былприменен в 1943 г.для восстановления разрушенных железобетонных конструкций зданий, пострадавшихот воздушных налетов. Затем его стали использовать для чеканки швов чугунныхтюбингов туннелей метрополитена, что позволило полностью отказаться от расходованиядефицитного свинца. В 1951 г.в Электростали был построен завод, который стал обеспечивать нужды в ВРЦМосметростроя и др. В 1951–1952 гг. были изданы временные ТУ на ВРЦ и ВБЦ. Вэто же время появился сборник статей авторов расширяющегося цемента подредакцией уже дважды лауреата Государственной премии СССР В. В. Михайлова.

Совершенствование преднапряженногожелезобетона красной нитью проходит через всю научную жизнь Михайлова. В 1941 г. у него родилась идеянепрерывного армирования конструкций, и он предложил новую машину длямеханизированной раскладки и натяжения высокопрочной проволоки при изготовленииплит перекрытий. Под его руководством были развернуты исследования поразработке и последовательному совершенствованию машин непрерывного армирования(рис.2).

Рис. 2. Аппарат для навивки преднапряженного арматурного каркасаплитных конструкций

Первые стационарные машины былиустановлены на заводах ЖБИ в Свердловске и Пензе. На заводе ЖБИ им. Ленинскогокомсомола две машины, установленные на конвейерных линиях, проработали более 30лет, обеспечивая годовой выпуск 150 тыс. м3 многопустотных панелейперекрытий. Подобные машины были установлены и в других городах (Саратов,Вольск и др.). Всего было изготовлено и действовало на производстве 36 такихмашин.

В послевоенное время Михайловвыступил одним из инициаторов создания мощной строительной индустрии попроизводству сборного железобетона. При его непосредственном участии в 1949 г. был пущен вэксплуатацию Калининградский ЖБИ, на котором впервые были освоеныпреднапряженные железобетонные шпалы и балки, армированные высокопрочнойпроволокой. Вскоре после этого выпуск подобной продукции был организован в рядедругих городов.

Особенно эта работа активизировалась,когда была принята программа «О ликвидации недостатка жилья в нашей стране набазе широкого использования сборного железобетона». В 1957 г. по решению правительствабыла создана Академия строительства и архитектуры СССР, в основной составкоторой были избраны ведущие ученые, среди них — профессор Михайлов. Под егоруководством в академии развернула активную деятельность комиссия попреднапряженному железобетону. В бюро комиссии входили известные ученые: А. А.Гвоздев, К. С. Завриев, К. М. Келдыш, К. В. Сахновский и др. Во многих союзныхреспубликах были созданы филиалы комиссии.

Ежегодно на базе филиаловкомиссия производила научные сессии, на которых, как правило, обсуждались два вопроса:зарубежный опыт и отечественные разработки. Сессии были очень популярны, в нихучаствовали многие ученые и специалисты из различных городов страны.

После роспуска академии в 1964 г. комиссия былапреобразована в национальный комитет по предварительному напряженному железобетонупри НИИЖБ, почетным председателем которого стал также Михайлов. В 1963 г. вышла его монография«Предварительно напряженные железобетонные конструкции». Эта книга сыгралагромадную роль в распространении преднапряженных железобетонных конструкций, вней были и расчеты, и технологии, и практические советы строителям. В 1978 г. было выпущенодополнительное издание этой книги.

Михайлов внимательно следил заразвитием преднапряженного железобетона за рубежом. Хорошо зная английский,французский и немецкий языки, он не только лично знакомился с иностранными техническимижурналами, но и часто выступал за рубежом. До конца жизни он был действительнымчленом Института предварительно напряженного железобетона (PCI), он часто выступал с докладами на сессияхэтой престижной научно-технической общественной организации. Виктор Васильевичтакже активно участвовал в деятельности Международной федерации попреднапряженному железобетону (ФИП). За большой вклад в эту область строительствав 1974 г.на конгрессе ФИП в Нью-Йорке Михайлов был награжден медалью Фрейссине — высшейнаградой ФИП. В 1955 г.Виктор Васильевич стал организатором, а затем членом редколлегии нового журнала«Бетон и железобетон». Также он являлся постоянным членом редколлегииСтройиздата.

В 1970-е гг. в результатедальнейшей работы над расширяющимися вяжущими коллектив ученых во главе с Михайловымсоздал напрягающийся цемент (НЦ) на базе портландцемента и напрягающегосябетона на его основе для изготовления самонапряженных конструкций, в которыхпредварительное напряжение создается за счет химической энергии цемента. Длясоздания самонапряженных железобетонных конструкций необходимо было обеспечить,чтобы энергия расширения бетона на основе НЦ воспринималась рабочей арматуройконструкции. Этого можно было добиться за счет сил сцепления между арматурой ибетоном, уже достигшего достаточной прочности. Была проведена большая работа порегулированию процесса расширения во времени. В процессе дальнейшихисследований было установлено, что поскольку основой НЦ являетсяпортландцемент, НЦ обладает всеми его свойствами, но и имеет ряд важныхотличительных особенностей: расширение в значительно затвердевшем состоянии, б?льшаяэнергия самонапряжения, высокая степень водо- и газонепроницаемости, экранирующаяспособность против радионуклидов, повышенные морозостойкость и прочность нарастяжение, сопротивление ударным воздействиям и истиранию, сульфатостойкость,способность затвердевать при отрицательных температурах, быстрый набор прочности,как в нормальных условиях, так и при влажной обработке.

Первое применение НЦ в условияхпромышленного производства было осуществлено в 1965 г. на НижнетагильскомЖБК № 2 при изготовлении центрифугированных самонапряженных труб диаметром 500 мм.

Освоение производства НЦцементной промышленностью произошло в 1972 г. на Усть-Каменогорском цементном заводепод руководством и при участии лаборатории профессора Михайлова при строительствежелезобетонной технологической плиты искусственного ледового поля иконькобежной дорожки стадиона «Медео» под Алма-Атой. После, на основе полученногоопыта, был выполнен ряд искусственных ледовых полей и конькобежных дорожек в Москве,Киеве, Ереване и других городах. Многолетний опыт эксплуатации этих полей идорожек показал их высокое качество и надежность при длительном сроке работы.

Развитие производства НЦ сталобыстро развиваться и в отдельные годы превышало 1 млн т. Дальнейшее развитие НЦпривело к разработке его изготовления путем использования расширяющейся добавки(РД), обычно на базе сульфатов и алюминатов кальция, вводимой в бетонную смесьна портландцементе непосредственно в процессе приготовления бетона. Первоеиспользование НЦ на базе РД состоялось в 1972 г. при возведение бака водонапорной башнив городе Ауце (Латвия).

В 1970–1980-х гг. НЦ применили встроительстве жилых домов, в частности при изготовлении объемно-блочных секцийи безрулонных кровель. Показатели по трещиностойкости этих конструкций резкоулучшились. Виктор Васильевич не без основания полагал, что НЦ в состоянииобеспечить железобетонным элементам кровель достаточную атмосферостойкость безкаких-либо защитных покрытий. После проведения специальных исследованийпоявились конструктивные решения элементов безрулонных, беспокровныхжелезобетонных крыш для разных климатических зон. Как показала практика, такиекровли имели эксплуатационную надежность и увеличивали срок безремонтнойэксплуатации крыши в 3–5 раз.

Важной государственной задачейбыла разработка дорожного бетона на основе НЦ. Коллектив лаборатории Михайловасовместно с Аэропроектом, СоюзДорНИИ участвовал в разработке конструкциипокрытий дорог и аэродромов. Накопленный опыт лабораторных исследований в НИИЖБпозволил перейти к опытно-промышленному строительству железобетонных покрытий.Общая площадь опытно-промышленных участков только аэродромных покрытийсоставила свыше 44 тыс. м2, в том числе: непрерывно армированныхбесшовных покрытий — 2900 м2,армобетонных — 20 тыс. м2, цементно-бетонных — 21 тыс. м2.

Михайлов был одним из активнейшихучастников строительства Олимпиады-80. Впервые в мировой практике для такихкрупномасштабных сооружений, как стадионы, Михайловым было предложено иреализовано возведение трибун без использования оклеечной гидроизоляции.Рассказывают, что, когда Виктор Васильевич впервые увидел состояние трибун, онбыл страшно расстроен — они напоминали древние руины, хотя простояли всего 20лет. Михайлов использовал существующие трибуны в качестве опалубки, предложилснять и удалить весь многослойный гидроизоляционный пирог до бетона и возвестимонолитные покрытия из самонапряженного железобетона, отделив деформации новогобетона от старого. Этой работой руководил лично он и коллектив его сотрудников.

Михайловым был сделан расчетконструкций трибун, определены оптимальные размеры монолитных покрытий ирасстояния между температурными швами, разработана конструкция компенсаторов. Вчрезвычайно сжатые сроки, за 3 месяца, только в спорткомплексе «Лужники» быловозведено более 70 тыс. м2 тонкостенных конструкций. За эту работуколлектив во главе с Михайловым был удостоен премии.

Самонапряженный железобетонвпервые был опробован при производстве напорных и безнапорных труб внутреннимдиаметром от 150 до 500 мм,а после и до 5500 мм,при различных способах формования: наброска, центрифугирование, радиальноепрессование, вибрирование, роликовый прокат, вибропродавливание, напорноенагнетание. После того как НЦ стал выпускаться в плановом порядке, трубныезаводы начали выпускать самонапряженные трубы на имеющихся на этих заводахоборудовании.

В Горьком (Нижний Новгород) назаводе ЖБИ № 5 было начато промышленное освоение труб на основе НЦ потехнологии радиального прессования, чему предшествовали большиеэкспериментальные исследования под руководством Михайлова. За первые полторагода было выпущено около 20 тыс. м3 безнапорных самонапряженных трубдиаметром 1200 мм.По предложению Михайлова, НЦ был применен при строительстве метрополитенов, приизготовлении железобетонных напряженных шпалолежней, гидротехнических лотков ит. д.

Михайлов, будучиосновоположником преднапряженного железобетона в нашей стране, приложил многосил для расширения области применения эффекта предварительного напряженияконструкций в различных областях техники. В 1980-е гг. он предлагаетизготавливать преднапряженные конструкции на напрягающем бетоне, с тем чтобынасколько это возможно совместить предварительное напряжение за счетэлектромеханического натяжения арматуры с самонапряжением за счет химическойэнергии НЦ, снизив при этом потери преднапряжения арматуры и повысивтрещиностойкость конструкций за счет повышения прочности на растяжение приизгибе. Такие конструкции Михайлов предложил назвать предсамонапряженными.Детальная проверка показала, что за счет самонапряжений в железобетонных плитахэкономия арматуры составила в зависимости от нагрузки от 6 до 19 %.

Особо следует отметитьконструкции, изготавливаемые только методом непрерывного армирования. Этодлинномерные, двухосно преднапряженные гибкие пластины толщиной 32–40 мм,шириной 3000 мм,и длиной до 24 м(рис.3).

Рис. 3.Конструкция из гибких железобетонных пластин

Таким пластинам при определеннойсхеме подъема можно придавать без образования в низ трещин статически выгоднуюкриволинейную форму: с отрицательной кривизной — для облицовки русел каналов иэлементов висячих покрытий, с положительной — для образования составных панелейоболочек покрытий на пролет здания. За разработку и внедрение конструкций изгибких железобетонных пластин и технологии их изготовления авторскомуколлективу была присуждена премия правительства РФ в области науки и техники за1996 г.В. В. Михайлов этой был награжден посмертно.

Много внимания Виктор Васильевичуделял подготовке научных кадров, у него всегда были аспиранты. Шесть егоучеников стали докторами технических наук, а кандидатами — более сотни.Михайлов был постоянным членом ученого совета по присуждению докторскихстепеней при НИИЖБ, входил в состав Высшей аттестационной комиссии СССР. Зазаслуги в строительстве он был награжден многими орденами и медалями.

Каким же был В. В. Михайлов какчеловек? Прежде всего, честным и отзывчивым, готовым придти на помощь. Круг егоинтересов был широк. Виктор Васильевич не пропускал ни одной литературнойновинки, театральной премьеры или свежего кинофильма. Спал он мало — ложилсяпоздно, а в 7 утра уже сидел за рабочим столом и названивал своим сотрудникам.На него не обижались — знали, как он много работает. Иногда он садился запианино и наигрывал любимые мелодии. Виктор Васильевич увлекался цветнойфотографией и досконально изучил весь процесс — от съемки до печати. В еголаборатории оборудовали специальный кабинет, и весь процесс от проявленияпленки до цветной печати выполняли сами сотрудники. Его любимым местом отдыхабыли Гагры, где он, если удавалось, проводил с детьми свой отпуск.

В НИИЖБ рассказывают такойслучай. Накануне 1978 года к Михайлову зашел главный редактор одного журнала ипопросил ответить на вопросы новогодней анкеты. Прочтем некоторые ответы.

Вопрос: Говорят, что наступающий год — год Лошади. Как вы объяснитеэто применительно к 1978 году?

Ответ: Год, в котором надо трудиться как лошадь — самоотверженно ибез устали.

Вопрос: Что вы приносите в жертву — истину или хорошее отношение совсеми?

Ответ: Как правило, придерживаюсь истины. Хорошие отношения трудноиспортить. Если они портятся — значит, они не были хорошими.

Вопрос: А все-таки, что же такое счастье?

Ответ: Счастье — это любить дело, бороться за свои идеи исамозабвенно радоваться успехам в деле внедрения предложений.

И еще. Виктор Васильевич былромантиком. Часто его идеи и замыслы по своей смелости обгоняли время. Немногие знают, что Михайлов разработал эскизный проект башни высотой 2 км для телевидения, научныхисследований и других целей (рис. 4). Башня состоит из шестивздымающихся вверх стоек, соединенных через каждые 250 м платформой, имеющей вплане форму шестиугольника, с отверстием в центре для шахты, которую предполагалосьизготовить из прозрачного пластического материала. Несущая способность стоексоздается, главным образом, предварительно напряженными спиралью элементами.Стойка состоит из девяти стальных труб, в каждой из которых расположено по семьцилиндрических обмотанных напряженной высокопрочной проволокой сердечников,промежуточное пространство между которыми заполнено бетоном. Собственный весбашни составляет 200 тыс. т, временная нагрузка — до 100 тыс. т. Выполнитьсооружение таких размеров из стальных конструкций или обычного железобетона безпреднапряжения невозможно.

Рис. 4.

В. В. Михайлов был одним изоснователей трех научных школ — см. рис. 5.

Бетоны нарасширяющихся вяжущих и конструкции из них

Предварительнонапряженные железобетонные конструкции

Заводская технологиясборных бетонных и железобетонных конструкций

Рис. 5

Смерть застала ВиктораВасильевича за письменным столом, видимо, во время обдумывая какой-то новойидеи. Вся жизнь Виктора Васильевича Михайлова может служить образцом глубокогонаучного творчества и неукротимой энергии в реализации на практике новыхэффективных свершений в области строительства.

Его огромный вклад всовершенствование железобетона был высоко оценен руководством страны,отечественной инженерной общественностью и зарубежными научными кругами.

Изобретения профессора Михайлова— метод непрерывного напряженного армирования конструкций форм и размеров, водонепроницаемыйрасширяющийся цемент, напрягающийся цемент, самонапряженный железобетон ипредсамонапряженные железобетонные конструкции и многие другие — позволили занятьотечественной науке авангардные позиции.

Литература:

1. Венюа М. Цементы и бетоны в строительстве. — М.: Стройиздат, 1980.

2. Звездов А. И. и др. В. В. Михайлов. 100 лет со дня рождения. — М.:Готика, 2001.

3. Лопатто А. Э. Н. А. Белелюбский. Жизнь и творчество. — М.:Стройиздат, 1975.

4. Лопатто А. Э. А. Ф. Лолейт. — М.: Стройиздат, 1969.

5. Очерки истории НИИЖБ запериод 1990–2000 гг. / Под ред. К. В. Михайлова и др. — М., 2004.