Бетон в биопозитивном строительстве.

[Filippcha]

Рассматриваются проблемы «зеленого» строительства, обусловленного значительным скачком в развитии технологий, произошедшем в последние десятилетия. Система «зеленого» строительства, созданная в США, направлена на сохранение экологического баланса, в частности, при производстве бетона и изделий из него.



Вопросы развития человечества, впервые поставленные на Конференции ООН в Рио-де-Жанейро в 1992 г. в присутствии глав 178 государств мира, в последние десятилетия стали определяющими при разработке стратегии развития цивилизованных государств. Не последнюю роль в решении этих вопросов играют новейшие технологии строительства и, в частности, производства бетонов.
Принципы устойчивого развития
Устойчивое развитие человечества предполагает как сохранение окружающей среды, в том числе уменьшение вредного влияния деятельности человечества на воздух, почву, воду, флору и фауну, так и максимальное сбережение невосполнимых источников природных ресурсов.
Поскольку строительство - один из главных потребителей природных ресурсов, его роль в целесообразном и рациональном природопользовании чрезвычайно важна. Поэтому в марте 2006 года Всемирный Совет по устойчивому развитию в строительстве (WBCSD), возглавляемый крупнейшими в мире производителями и поставщиками стройматериалов «United Technologies Corp» и «Lafarge Group», предложил крупнейшим развитым и развивающимся странам (США, ЕС, Китаю, Индии и Бразилии) к 2050 году свести к минимуму потребление энергии и исключить выбросы вредных отходов в процессе строительства, сохранив при этом его экономическую целесообразность и конкурентоспособность.
На сегодняшний день дальше других в этом деле продвинулись США. Уже несколько лет в стране действует Совет по «зеленому» или биопозитивному строи-тельству (USGBC), который оценивает и сертифицирует проекты возводимых зданий и сооружений с точки зрения их воздействия как на окружающую среду, так и на человека.
«Зеленое» строительство
Руководствуясь специально разработанной системой баллов, Совет по «зеленому» строительству рассматривает достоинства и недостатки того или иного сооружения. Советом оцениваются следующие разделы проекта: использование строительной территории, воды, энергии, атмосферы, материалов и ресурсов, а также применение инноваций. Кроме того, оценивается применение при строительстве местных или региональных материалов, в частности песка, щебня, сборного железобетона и арматурной стали, причем внимание уделяется также расстоянию от места разработки до стройплощадки: чем оно меньше, тем выше оценка. Весьма важной категорией оценки, заметно влияющей на весь проект в целом, является улучшение среды внутри помещения. Известно, что в массивных или энергоаккумулирующих зданиях за счет повышения комфортности снижается заболеваемость и повышается производительность труда.
Начисление очков идет за экономию энергии (от 15 до 60% в новых зданиях и от 5 до 50% в существующих), за использование техногенных отходов вместо стандартных материалов, например, при замене цемента золой, микрокремнеземом или шлаком, а также за повторное использование переработанного бетона в качестве крупного заполнителя для изготовления новой бетонной смеси.
Набранное количество очков определяет уровень выдаваемого сертификата: стандартный, серебряный, золотой или платиновый. Лучшему проекту присваивается сертификат «Лидер в проектировании энергоэкономичных и биопозитивных зданий».
В последнее время Совет по «зеленому» строительству стремительно расширяет свою деятельность. Если в 1999 г. при нём было зарегистрировано 250 организаций, то в настоящее время их число превысило несколько десятков тысяч. Совместно с другими профессиональными организациями Совет предпринимает шаги по еще более широкому внедрению в практику строительства принципов биопозитивности. Ближайшая цель - получение одобрения Американского национального института стандартов с последующим включением принципов биопозитивности в нормы проектирования, после чего они должны будут соблюдаться при проектировании не только наиболее важных зданий и сооружений, но и всех строительных объектов.
Бетон в борьбе за экологию
Таким образом, система «зеленого» строительства полностью отвечает принципам устойчивого развития человечества. Она расширяет объемы экологически благоприятных зданий и сооружений, способствует улучшению окружающего климата и комфорту внутри помещений, ведет к уменьшению отходов, как в процессе строительства, так и в процессе эксплуатации зданий.
Бетон и конструкции из него отлично вписываются в эту систему. Они используются для закрепления и стабилизации загрязнённых грунтов на территории строительства. Для предупреждения загрязнения водных источников из бетонных конструкций организуются стоки ливневых потоков. Для свободного проникновения дождевой воды в грунт для производства тротуарных покрытий применяется так называемый дренирующий (пористый) бетон.
При использовании элементов из монолитного или сборного (особенно лёгкого) бетона здание приобретает свойства массивного или энергоаккумулирующего сооружения, которое может эффективно сглаживать температурные пики, по сравнению с немассивными зданиями из других материалов, имеющих такое же сопротивление теплопередаче. При возведении массивных зданий появляется возможность экономии энергии, которая тратится на искусственное кондиционирование здания при максимальном обеспечении естественной вентиляции, что, кроме того, создаёт более здоровый климат внутри помещения и уменьшает количество вредных выбросов в атмосферу.
Энергия ветра
Использование в строительстве экологически чистых видов энергии - еще одна актуальная проблема современности. Сегодня строительство в развивающихся странах потребляет не менее 40% всей производимой энергии.
На состоявшейся в мае 2006 г. конференции мэров американских городов единодушное одобрение получила резолюция, призывающая к 2030 г. полностью отказаться от использования в строительстве ископаемых видов топлива (угля, нефти и природного газа). Добиваться этого предполагается разработкой и внедрением новых местных норм и стандартов на материалы, конструкции, строительные технологии и условия эксплуатации зданий.
Наука, в том числе и строительная, уже давно обратила свой взор на использование неиссякаемых источников энергии: солнца, ветра, волн. В последнее время исследования и разработки в области использования ветровой энергии в США и Европе выходят на промышленный уровень. Стоимость электроэнергии от ветровых турбин приближается к стоимости энергии от традиционных источников.
Последние исследования в данной области выявили целесообразность сооружения ветровых турбин на опорах увеличенной высоты в шельфовых зонах с постоянными ветрами. При создании и возведении турбин используют передовые строительные технологии. Лопасти турбины выполняются из композитных материалов, обладающих высокой прочностью и долговечностью. Железобетонные опоры изготавливают прямо на морском берегу и транспортируют к месту установки буксировкой по воде. Для монтажа турбин на столь высоких опорах используют специальные мобильные краны.
Сборные опоры из бетона
Сегодня единственным предприятием, производящим и эксплуатирующим комплекты ветряных турбин и сборных железобетонных опор к ним является немецкая компания «Enercon GmbH». К изготовлению этой продукции компания приступила в 2000 г. на заводе в Магдебурге, а в 2005 г. открыла второе производство недалеко от порта Эмден. Это позволяет транспортировать элементы опор к месту установки морским транспортом.
Производственные площади предприятия составляют 18 тыс. м2, укладка бетона осуществляется мобильной бетононасосной установкой Autocor производительностью 60 м3/час, в день укладывается порядка 120 м3 бетона марки С55. К середине 2007 г. ежедневно предполагается укладывать порядка 300-400 м3 бетона. Сборные элементы распалубливаются через б-8 часов твердения. Для увеличения сроков службы дорогостоящих опалубочных форм на предприятии применяют самоуплотняющийся бетон, что позволяет существенно уменьшить вибрационное воздействие на опалубку.
Опора, как правило, состоит из 22 конических цилиндров высотой 4 м каждый. Нижний, наибольший элемент, имеет диаметр 9,3 м. Для удобства транспортировки элементы диаметром более 4,8 м изготавливают из двух полуколец и собирают на месте монтажа. Предприятие рассчитано на изготовление 200 опор в год с возможностью последующего удвоения объемов производства.
Накопленный компанией опыт показал, что бетон заводского изготовления является весьма рациональным материалом для производства опор как с точки зрения экономичности изготовления, так и долговечности их эксплуатации. Если монолитная опора требует на её сооружение до 4 месяцев, то сборная возводится в течение 3 недель, причем процесс монтажа практически не зависит от погоды, а качество поверхности опор существенно выше монолита. Последнее обстоятельство оказалось чрезвычайно важным, так как работы по ремонту опор на высоте 100 м сильно затруднены. «Епегсоп» же дает гарантию безремонтной работы опор в течение 20 лет!
Рост интереса к использованию нетрадиционных источников энергии в мире и достаточно высокая эффективность производства предприятия «Епегсоп» не оставляет сомнений в его дальнейшем успешном развитии. Сегодня штат компании стремительно растёт и насчитывает уже свыше 8 тыс. человек. Дочерние предприятия компании действуют в Бразилии, Индии, Турции и Швеции.
Инвестиции в будущее
Реализация подобных проектов оказалась возможной благодаря революционным достижениям в технологии изготовления бетонов, среди которых - новые и усовершенствованные компоненты бетонных смесей (микрокремнезем, высокопрочные цементы, заполнители, химические добавки новейших поколений), бетоны высокой функциональности, легкие высокопрочные бетоны, долговечные бетоны для суровых условий эксплуатации, а также усовершенствованные стандарты и нормы проектирования.
Как показывает зарубежный опыт, вложенные в научные исследования деньги могут приносить высокие дивиденды. Если в 1970-е годы прочность бетона составляла 50 МПа при осадке конуса ОК=120 мм и высокой трудоемкости производства работ, то в 1990-е годы она достигла уже 100 МПа и выше при ОК=270 мм. Бетонные смеси приобрели способность перекачивания и даже самоуплотнения при отсутствии вибрации в процессе их укладки. Надежность конструкций обеспечивается широким применением товарных бетонных смесей, изготавливаемых на автоматизированных заводах и внедрением систем обеспечения качества в соответствии со стандартами серии ИСО-9000.
Недавно Норвежская Ассоциация бетона провела сравнительное изучение проведенных в стране научных исследований и разработок в области производства бетонов и соответствующих достижений в строительной промышленности за последние 20 лет. Были рассмотрены технико-экономические показатели более чем 130 крупных строительных проектов, 90 из которых субсидировались из общественных фондов. Размер полученной добавленной стоимости для данных проектов позволил вычислить суммарную величину отдачи на каждую вложенную в исследования и разработки крону. При самых скромных (консервативных) значениях полученного дохода коэффициент отдачи составил величину равную 19. Полученный результат подтвердил эффективность вложений в научные исследования и разработки.
Об этих результатах хорошо знают в передовых, технологически развитых странах, в том числе в США, где тратят на науку сумму, равную почти 40% от аналогичных расходов стран всего остального мира, и больше, чем 7 остальных мировых лидеров, вместе взятых. При этом только федеральные расходы на научные исследования и разработки выросли в США за последние несколько лет на 50% и составляют в настоящее время $137 млрд ежегодно. Это называется «инвестициями в будущее страны».