Железобетонное решение в дорожном строительстве

Строительство автомобильных и железных дорог в России оказалось в тупике. Для выхода из него нужно перейти на иную технологическую основу — сборные и монолитные бетонные конструкции, причем сделать это надо очень быстро.

По мнению ведущих российских специалистов, при планировании строительства дорог в России нужно исходить прежде всего из двух факторов — из наличия гарантированных грузов и задачи развития стратегически важных территорий или групп месторождений. Речь идет о нефти и газе объединенного Красноярского края, о Томской и Новосибирской областях и далее — до Якутии и Амурской области. Сибирь чрезвычайно богата полезными ископаемыми с относительно легкими по сравнению с арктическим шельфом или Крайним Севером условиями добычи. В большинстве случаев речь о развитии транзита вообще не должна идти — развивать в первую очередь надо территорию. Транзит автоматически от этого выиграет. При полном доминировании в стране технологии асфальтобетона и чрезвычайно консервативной технологии строительства железных дорог задачу освоения масштабных месторождений Восточной Сибири решить невозможно. Вопрос выбора технологии становится ключевым. Специалисты МАДИ, выступив жесткими критиками асфальтобетонных покрытий, предлагают сделать ставку на бетон. Только так, считают они, можно остановить порочный круг ремонтов асфальтобетонных покрытий, которые к тому же в условиях Сибири и Крайнего Севера просто неприменимы. Бетонные дороги долговечнее асфальтобетона в пять-шесть раз. При ставке на бетон сверхпрочных марок срок службы дорог может достигать 50 лет и более — со временем этот материал становится только прочнее. Однако в России доля таких дорог так и не превысила 1,2% (для сравнения: в Европе и США доля цементобетонных дорог доходит до 30–40%). В действительности же показатели использования бетона в Европе и США, где климат куда мягче российского, в два раза выше — почти все дороги у них строятся с бетонным основанием, на которое нанесен тонкий слой асфальта. Такое несложное инженерное решение, собственно, и называется асфальтобетоном. В то время как в России этот термин применятся в отношении традиционного асфальтового покрытия, где связующим веществом выступает битум, а не цемент. Не говоря уже о том, что качество битума в России чрезвычайно низкое — это в прямом смысле отходы нефтепереработки. В США из Венесуэлы поставляется высококачественный природный битум, а технология его производства в Европе шагнула далеко вперед. В России под асфальт время от времени кладут монолитное основание, но делают его, как правило, из так называемого тощего бетона низкого качества, что в прямом смысле дискредитирует эту технологию. Ведь практически все стратегические хайвеи в США, Европе и Китае построены из бетона — это сотни тысяч километров высококлассных дорог. Классический асфальт кладут в основном на дорогах регионального значения. Весь мир давно сделал ключевую ставку на бетон, так что в предложениях российских ученых нет ничего нового. Бетонные дороги, построенные немцами в Калининграде в русле системной стратегии Третьего рейха, сделавшего по прямой указке Гитлера ставку на бетон, надежно служат до сих пор.

Технология строительства дорог из постнапряженных бетонных плит, стянутых стальными канатами, — одна из самых передовых в мире.

Само по себе забвение технологии строительства бетонных дорог в России — крайне интересный феномен, который нуждается в объяснении. Ведь именно в России железобетон мог решить и решил многие проблемы транспортной доступности ключевых месторождений и оказался чрезвычайно долговечным материалом — особенно в жестких климатических условиях Сибири и Крайнего Севера. «В 1960–1970 годы, когда в стране был бум в строительстве дорог, родилась программа освоения Западной Сибири. Мы сделали ставку в этих сложных климатических условиях на предварительно напряженные железобетонные плиты ПАГ (технология натяжения арматуры и обжимания ее цементным камнем). Только благодаря этой технологии нам удалось освоить такие месторождения, как Самотлор, а также месторождения в Нижневартовске, Тюмени, Сургуте, Березове, Урае, Надыме. Технология внедрялась прямым постановлением Политбюро и Совета министров. Плиты доставлялись железной дорогой до определенных речных и морских портов, откуда развозились на объекты в зимний период. Впоследствии эти плиты перекрывались асфальтом, то есть были использованы как жесткое основание», — поясняет заместитель начальника управления по строительству автодорог корпорации «Трансстрой» Виталий Мороз.

К началу восьмидесятых вопрос стал ребром: или технология бетонных покрытий — как монолитных, так и сборных — внедряется по всему Союзу, или от нее нужно временно (или совсем) отказаться. В 1981 году в Минавтодоре РСФСР была составлена записка, в которой обосновывалась экономическая нецелесообразность перехода на цементобетонные покрытия. В результате к началу 90-х строительство цементобетонных дорог было окончательно свернуто. К 1993 году общая протяженность таких автодорог составила всего 9366 км.

Аргументы восьмидесятых были убойными: при переходе на цементобетон высвобождается 68% оборудования для производства и укладки асфальта, загруженность имеющейся базы падает на 15–20%, отсутствуют экономичные конструктивные решения, объемы выпускаемых дорожных цементов малы. Есть сложности с хранением цемента и сроками его годности, необходимо создавать новые логистические механизмы. Осложняются механизмы планирования, перевооружение отрасли на бетоноукладочную технику (в варианте монолита) требует больших капитальных вложений, неизбежно существование одновременно двух производственных баз. В связи со всем вышеперечисленным резко дорожает строительство, возникают сложности с ремонтом новых покрытий.

Эти и другие аргументы имели под собой основания, некоторые из которых были притянуты за уши, но факт остается фактом — шанс перейти на новую технологическую основу в строительстве дорог был упущен. Спустя 27 лет технология сборного и монолитного железобетона видится уже чуть ли не единственным выходом из технологического тупика. Однако создание новой базы будет происходить в непростых условиях: на российском рынке ощущается острая нехватка цемента, растет его стоимость, техническое перевооружение цементных заводов и ЖБИ только начинается.

Все необходимые технологические разработки для вывода отрасли на качественно новый уровень есть: созданы новые специальные цементы, разработана технология механоактивации, позволяющая получать высокопрочные марки цемента, разработаны сухие бетонные смеси. «Новые марки бетона обладают хорошим сцеплением, способностью воспринимать знакопеременные нагрузки и вибрацию без образования трещин с ресурсом в десять-пятнадцать раз выше обычного бетона. Их укладка может происходить при температурах от –5 до +35 градусов, эксплуатация дорог может начинаться уже через два часа. Срок службы таких дорог будет превышать 20–25 лет. Сопоставление расходов при сооружении цементобетонного покрытия и покрытия с использованием асфальтовых бетонов (с учетом многочисленных капитальных ремонтов асфальтобетона за период службы) показало, что стоимость цементобетонных покрытий в два-три раза ниже, чем асфальтобетона», — заявляет Михаил Немчинов.

Создания новой технологической базы загрузит заказами многие отрасли промышленности. Асфальтобетонная техника в любом случае будет востребована в городах. Дискуссионным остается вопрос, делать ставку на монолитные конструкции (т. е. бетонировать дороги на месте) или на сборные. Говорит генеральный директор Института материаловедения и эффективных технологий (ИМЭТ) Марсель Бикбау: «Монолит — это многодельные и затратные процессы, связанные с большим количеством техники и людей. Определенным образом готовится грунт, укладывается арматура, льется бетон. И это в наших климатических условиях. Зимой эти работы производить нельзя. Монолитное покрытие дорог в вечной мерзлоте невозможно. Ставку нужно делать на сборные преднапряженные цементобетонные конструкции, как это было сделано в варианте ПАГ. Но на новой технологической основе и с другими инженерными решениями. Так, американцы делают плиты со сплошными каналами. Через эти отверстия пропускается защищенный стальной канат, и домкратами натягивается горизонт сразу из 30–40 таких плит. Такое "постнапряжение" бетона решает проблему оседания плит относительно друг друга. Небольшая бригада из 12–14 человек оперативно укладывает километры такой дороги. Технология максимально упрощена: грейдер выравнивает полотно, насыпается 20 см песка, далее кладется полиэтиленовая пленка, а на нее плиты с шпунтованными торцами. Учитывая тот факт, что плиты заводского изготовления, все четко стыкуется. Натяжение канатов происходит с усилием от 5 до 20 т. Плита может быть 2,5 м шириной и 5–6 м длиной, 0,14 м толщиной. Весит она не более 1,5 т, извлекаться и укладываться может дорожной техникой с вакуумными присосками. Далее на плиты кладется небольшой слой асфальта. Такие конструкции не требуют ремонта 50 лет. Скорость строительства дорог может возрасти в разы. Бетоноукладчики не нужны. Упрощаются подходы к подготовке основания — становится допустимым даже осадка грунта под плитами. Весь мир начинает строить дороги именно так».

Ключевым решением тогда становится отказ от технологии пропарки бетонных конструкций на российских заводах для ускорения затвердевания и получения цементного камня. Цена этого ускорения очень высока — на плитах формируется масса микротрещин. Весь сборный железобетон, полученный пропаркой, — это, по сути, брак. Американцы решают вопрос ускорения твердения за счет добавок, жесткости смесей и локального подогрева. Температура твердения ограничена 50 градусами. ИМЭТ освоил сегодня технологию беспропарочного производства бетона за счет механоактивированного цемента. Переход на такой цемент приведет к отказу от камер, от форм, от больших потерь энергии. Такое техническое решение является универсальным и работает в отношении не только автомобильных дорог, но и железных.

http://expert.ru/