Развитие технологии архитектурного самоуплотняющегося бетона с учетом потребностей архитекторов и проектировщиков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Развитие технологии архитектурного самоуплотняющегося бетона с учетом потребностей архитекторов и проектировщиков

Приводится анализ причин увеличения объема использования архитектурного бетона в последнее время. Показано, что значительный импульс для развития этих бетонов дало использование в производстве архитектурного бетона технологических принципов самоуплотняющихся бетонов. Применение этой технологии для производства архитектурного бетона позволяет возводить здания, соответствующие самым смелым замыслам архитекторов и проектировщиков.

Архитектурный бетон относится к быстроразвивающимся видам специальных бетонов. Особенно значительный рост объема использования этих бетонов отмечается в последнее десятилетие. Главной функцией таких бетонов является удовлетворение эстетических потребностей в зданиях различного назначения и элементах ландшафтной архитектуры. К числу наиболее важнейших свойств этих бетонов относят разнообразие геометрических форм, цвета, текстуры и фактуры поверхности [7-9]. Декоративный бетон используется в основном для отделки фасадов и интерьеров общественных пространств. В связи с этим к изделиям из такого бетона предъявляются повышенные требования по физическим, механическим свойствам и долговечности эстетических характеристик - сохранению фактуры поверхности, однородности цвета и его насыщенности [5, 9]. Благодаря развитию технологии архитектурного бетона этот материал сегодня дает архитекторам, проектировщикам и строителям новые возможности.

Декоративные свойства архитектурного бетона обеспечиваются за счет использования белого цемента и пигментов, стойких в щелочной среде, а также в условиях воздействия атмосферных факторов и солнечного света на поверхность бетона. Использование белого цемента придает бетону светлый цвет, а добавление небольшого количества пигмента придает ему насыщенный цвет.

Большую роль в развитии и расширении использования архитектурных бетонов играет применение в их производстве технологических принципов самоуплотняющихся бетонов [7]. Использование этой технологии, исключающей вибрационное воздействие на бетонную смесь, позволило снизить требования к жесткости и прочности опалубки. Применение для создания опалубки полимерных материалов, для обработки которых используется оборудование с числовым программным управлением, обеспечивает высокую точность изготовления опалубки и снижение ее стоимости. Благодаря использованию новых методов производства опалубочных работ и применению технологии самоуплотняющихся бетонов конструкции из архитектурных бетонов могут быть изготовлены как в монолитном, так и в сборном варианте исполнения.

Новые технологи архитектурных бетонов значительно повысили возможности использования этого материала в строительстве. За последние годы было построено и реконструировано большое число уникальных зданий. В частности, самоуплотняющийся архитектурный бетон использовался при строительстве нового здания круизного терминала в г. Порту (Португалия) [10]. Из самоуплотняющегося высокопрочного бетона на основе белого цемента был изготовлен спиральный тонкостенный элемент, который размещался с внешней стороны здания (рис. 1). Выбор проектировщиками и дизайнерами самоуплотняющегося декоративного бетона при проектировании здания терминала был обусловлен тремя основными причинами: сложная геометрия спирального элемента здания, высокая плотность армирования, а также повышенные требования к качеству поверхности конструкции. Авторы проекта и строители здания пришли к выводу, что самоуплотняющийся бетон - единственный материал, который удовлетворяет всем этим требованиям. Высокие темпы твердения самоуплотняющегося бетона позволили значительно сократить сроки возведения спиральной конструкции. Применение монолитного самоуплотняющегося бетона было обусловлено высокой стойкостью этого материала к коррозионному воздействию хлоридов в прибрежной зоне.

Рисунок 1. Круизный терминал в г. Порту (Португалия), построенный с использованием белого архитектурного высокопрочного самоуплотняющегося бетона

архитектурный бетон монолитный

Положительный опыт использования самоуплотняющегося архитектурного бетона имеется при реконструкции уникальных зданий. Важной особенностью применения этих бетонов для восстановления конструкций исторических зданий являются их уникальные архитектурные свойства, возможность совмещения старых материалов с новыми, а также возможность отливать утраченные армированные элементы конструкции на высоте.

Самоуплотняющийся бетон применялся при строительстве храма Святого семейства в г. Барселоне (Испания) [11]. Строительство этого собора было начато каталонским архитектором Антонио Гауди в 1882 году и еще не завершено из-за сложности выполнения многих конструктивных элементов. Старые конструкции храма Святого семейства были возведены из натурального камня и железобетона, а при строительстве новых - применялись специальные бетоны, такие как высокопрочный бетон или торкрет бетон.

Основная задача, стоящая перед современными проектировщиками и конструкторами, продолжающих строительство собора - сохранение первоначальной конструкции храма, его размеров и форм. С учетом существующих стандартов и норм проектирования обеспечение прочности и долговечности конструкций является сложной задачей. Поэтому при строительстве храма использовались новые эффективные строительные материалы и правила строительства, учитывающие условия эксплуатации и особенности новых технологий бетона.

Использование самоуплотняющегося бетона позволило изготавливать густоармированные элементы храма сложной геометрии благодаря способности бетонной смеси растекаться и уплотняться под действием собственного веса [11]. Из самоуплотняющегося бетона были изготовлены элементы храма, выдерживающие растягивающие напряжения, обусловленные весом башен без увеличения размеров колонн.

Рисунок 2. Храм Святого семейства в Барселоне, строительство которого продолжается с применением самоуплотняющегося архитектурного бетона

При строительстве храма использовалось несколько видов высокоэффективных бетонов. Высокопрочный бетон применялся для возведения колонн, поддерживающих центральные своды, самоуплотняющийся бетон использовался для строительства гиперболоидного нефа над главным алтарем [4].

Использование цветного архитектурного самоуплотняющегося бетона предусмотрено проектом железнодорожного вокзала в г. Херстале в Бельгии [6]. Сочетание декоративных и конструкционных свойств такого строительного материала для возведения этого общественного здания было основной причиной выбора для реализации проекта архитектурного бетона. Отмечается [6], что архитектурный бетон выполняет в здании не только декоративную функцию. Высокие прочностные характеристики этого бетона позволяют использовать его в качестве конструктивного материала. При проектировании здания вокзала был сделан выбор в пользу монолитного варианта строительства, так как использование сборных конструкций потребовало бы точного соблюдения проектных размеров и подгонку стыков панелей. Кроме того, строительство из сборных конструкций не позволяло сохранить эстетические свойства архитектурного бетона. Для реализации замысла было принято решение возводить здание из самоуплотняющегося архитектурного бетона насыщенного красного цвета (рис. 3).

Использование архитектурного бетона для производства сборных железобетонных конструкций дает архитекторам дополнительные возможности. При заводском производстве конструкций значительно упрощается формование изделий и их финишная обработка, например, полировка.

Рисунок 3. Интерьеры железнодорожного вокзала в г. Херстале

Сборные полированные изделия из архитектурного бетона бельгийской компании Decomo, которая специализируется на производстве архитектурного сборного бетона, были использованы для реконструкции фасада здания ЦУМ в г. Москве [2]. Использование полированных бетонных конструкций позволило отказаться от применения природного камня для отделки фасада.

Применение сборных железобетонных элементов позволяет архитекторам воплотить самые смелые замыслы. При строительстве трехэтажного офисного здания в г. Мюнхене были использованы складчатые фасадные 3D панели [3]. Благодаря такой геометрии фасада он визуально напоминает мягкую ткань. Еще более сложные в исполнении сборные элементы были использованы для строительства галереи фирмы Roca в Лондоне. Объемные конструкции сложной криволинейной формы для фасада и интерьера были изготовлены фирмой, специализирующейся на производстве архитектурных конструкций в Германии, а затем перевезены и смонтированы на месте строительства [1].

Использование технологических принципов получения самоуплотняющихся бетонов при производстве архитектурных бетонов обеспечило значительное расширение областей использования этого вида бетона в строительстве за счет удовлетворения самых взыскательных требований архитекторов, дизайнеров и проектировщиков. Важным преимуществом архитектурного бетона, кроме его эстетических свойств, является его технологичность, высокая прочность и долговечность.

Список литературы

архитектурный бетон монолитный

1. Ахвани К. Э. К архитектуре в органических формах с использованием привлекательных сборных конструкций // Бетонный завод. 2013. № 1. С. 32-35.

2. Реконструкция ЦУМа: архитектурный бетон и бельгийские технологии [Электронный ресурс]. URL: http://progrinding.ru/2012/09/27/rekonstrukciya-cuma-arxitekturnyj-beton-i-belgijskietexnologii/ (дата обращения: 30.04.2018)

3. Фасад здания из бетона, имитирующий мятую ткань [Электронный ресурс].

4. Buxadй C., Gуmez-Serrano J., Espel R. et al. Proyecto y construcciуn del cierre del бbside de la Sagrada Familia // Hormigуn y Acero. 2010. No. 61 (256). P. 5-38.

5. Cai C. Q., Guo Q. S., Li X. Experimental research on durability of fair-faced concrete // Advanced Materials Research. 2012. Vol. 535-537. P. 1693-1696.

6. Jasienski J-P., Boulaioun A., Balfroid N., Conard S. Coloured Self-compacting Concrete for the New Train Station in Herstal, Belgium - A Case Study / D.A. Hordijk and M. Lukoviж (eds.) // High Tech Concrete: Where Technology and Engineering Meet. P. 2710-2718. DOI 10.1007/978-3-319-594712_308.

7. Lуpez A., Tobes J.M., Giaccio G., Zerbino R. Advantages of mortar-based design for coloured self-compacting concrete // Cement and Concrete Composites. 2009. Vol. 31, Issue 10. P. 754-761.

8. Lуpez A., Guzmбn G. A., Di Sarli A. R. Color stability in mortars and concretes. Part 1: Study on architectural mortars // Construction and Building Materials. 2016. No. 120. P. 617-622.

9. Lуpez A., Guzmбn G. A., Di Sarli A. R. Color stability in mortars and concretes. Part 2: Study on architectural concretes // Construction and Building Materials. 2016. No. 123. P. 248-253.

10. Matos A. M., Maia L., Nunes S., Milheiro-Oliveira P. Design of self-compacting highperformance concrete: Study of mortar phase // Construction and Building Materials. 2018. Vol. 167. P. 617-630.

11. Rodrнguez G., Blanco A., Pujadas P., Aguado A. Self-Compacting Concrete in the Temple of Sagrada Familia // Journal of Architectural Engineering. 2017. Vol. 23, Issue 3. P. 04017005-104017005-8. DOI 10.1061/(ASCE)AE.1943-5568.0000249.

Размещено на Allbest.ru