Высший в мире бетон России. К 50-летию Останкинской Башни

Автор: А.Б. Тринкер

В 1960 годах в Москве появилась телекоммуникационная необходимость сделать исторический мировой рекорд: построить впервые на Земле Царь-Башню высотой более 500 метров.

До Останкинской башни все высотные сооружения строили только из металлоконструкций: башня Эйфеля, башня Шухова, невыразительные и однотипные небоскрёбы Нью-Йорка...  Однако, архитектурные типовые стандартные металлоконструкции, высокая их стоимость и жаро-нестойкость, обязательное регулярное нанесение защитного от коррозии покрытия – значительно удорожали металлические сооружения. Впервые в мировой истории строить в 1963 году самую высокую на Земле башню 535 метров в основном из бетона это огромнейший риск, ответственность, авантюра, утопия и неразрешимые проблемы недоступные абсолютному большинству инженеров во всём Мире.

Гениальный отечественный конструктор д.т.н. Н.В.Никитин, сделал проект Останкинской телебашни, в которой ствол башни от фундамента до отметки +385,5 метров железобетонный, требовалось запроектировать Первый в Мире Бетон: особоморозостойкий, особопрочный, осободолговечный который противостоит всему – морозу, солнцу, ветру, дождям, засухам, и дополнительно непредвиденному пожару с температурой более 1000 градусов Цельсия (в 2000 году) на космической высоте 460 метров. Огромные габариты железобетонного ствола башни и постоянные штормовые и ураганные ветровые нагрузки это опасный фактор риска при возведении и эксплуатации подобных сооружений, однако все эти проблемы были успешно решены отечественными строителями.

Главным разработчиком Бетона Останкино был выбран Н.В.Никитиным и назначен руководством страны заведующий лабораторий № 10 ВНИПИ Теплопроект к.т.н. Б.Д.Тринкер, который в 1939 защитил диплом с отличием в МХТИ им.Д.И.Менделеева, в 1940-1945 воевал на фронтах Великой Отечественной войны, а с 1946 занимался строительством морских портов на Дальнем Востоке и в Сибири при критических отрицательных низких температурных условиях в зонах переменного уровня морской воды то есть при солевой агрессии. Одно из важнейших изобретений Б.Д. Тринкера – получение и использование эффективных и надёжных пластификаторов ССБ на основе многотоннажных отходов ЦБК, с применением которых в 1947-1952 было изготовлено более 2 миллионов кубометров специального гидротехнического бетона, и одновременно разработанных им технологии проектирования и подбора состава бетона и многостадийного контроля качества /1 – 7/. В результате был создан сверх-долговечный и сверх-прочный ВЕЧНЫЙ бетон. Таким образом 70 лет назад проблема получения сверхпрочного Вечного бетона была решена применением пластификаторов типа ССБ, потом СДБ, ЛТМ, а теперь в ХХ1 веке, научившись у СССР, и в тёплых странах строят дома из железобетона высотой 800 и более метров.

В основе проектирования бетона находится :

1. учение о влиянии водо-цементного отношения на плотность, прочность, долговечность цементного камня обладающего равномерно-распределённой замкнутой структурой, полученной применением пластифицирующе-воздухововлекающих химических добавок,
2. создание плотного без пустот объёмного строения заполнителей,
3. отборные материалы, имеющие высокие физико-механические показатели ( по сравнению с другими конструкциями ), вся система вместе надёжно обеспечивает первичную защиту от коррозии, максимально продляя безаварийный срок жизни всего сооружения, то есть Останкинской телебашни.

Первое в мире изобретение-патент на применение Лигносульфонатов – ССБ было получено 24 декабря 1948 года /1/ в Москве, и началась на Земле «Эра применения химических добавок в бетоны» с целью снижения Водо-Цементного отношения и получения долговечного и коррозионно-стойкого Бетона. После 1948 года в нашей стране на основе Лигносульфонатов были созданы химические добавки: СДБ-ЛСТ-ЛТМ, успешно применённые для производства сотен миллионов кубометров бетона. Но если в нашей стране данные добавки были изготовлены из многотоннажных отходов производств целлюлозно-бумажной, химической, биологической, металлургической и других промышленностей, то есть с улучшением Экологии и получением Двойного Эффекта, то на западе только начиная с 1974 года сделаны пластификаторы из очень дорогих компонентов нафталино-меламино-карбоксилатов и т.д.

Начав работы по проектированию бетона Останкинской башни, Б.Д.Тринкер первым делом пересмотрел все проектные требования к бетону, увеличив показатели по прочности в 2 раза, морозостойкости в 2,5 раза и водонепроницаемости. Были рассмотрены и отобраны из десятков вариантов, цементные заводы, карьеры песка и щебня, проверены химические анализы воды, произведена полная подробная проверка бетонного завода : хранение заполнителей и цемента, точность дозирования, мероприятия зимнего бетонирования. Все химико-минералогические показатели цемента, чистота и модуль крупности кварцевого песка, фракционирование и чистота гранитного щебня – оказывают сильное влияние на долговечность бетона. 

Рассмотрены проблемы транспорта, непрерывности подачи бетонной смеси, формования бетона в опалубке и качество подготовки рабочего шва бетонирования, отделка поверхности, уход за твердеющим бетоном. Кроме того были подготовлены варианты замены строительных материалов на другие, при аварийных случаях, также рассмотрены транспортные схемы подачи материалов от производителей на БСУ. Отдельный важный вопрос: непрерывный контроль качества строительных материалов, бетонной смеси и бетона, выдержка образцов бетона в условиях конструкции, замеры температур твердеющего бетона. Контроль каждой входящей на объект машины с бетоном, и уход за твердеющим бетоном методом полива при положительных температурах и периодичность, тоже были вменены в обязанности лаборантов.

Заранее предусмотрев очень высокие требования и все необходимые расчётные технологические мероприятия, часто неугодные торопливым и ретивым начальникам (генподрядчику и заказчику) всегда готовым „рапортовать“, и значительно увеличив проектные марки бетона, тем самым в 1963 году Б.Д.Тринкер спас телебашню от катастрофы в 2000 году.

Возведение Останкинской телебашни стало генеральным испытанием и проверкой всей системы отечественного высотного строительства уникальных сооружений, которая в последующее время успешно применена при строительстве в СССР мировых Гигантов: дымовых труб высотой 330-420 метров, башенных градирен высотой 150 метров на ГРЭС, ТЭЦ и АЭС.

В рекордно короткие для мировой индустрии сроки – всего лишь за 4 года была построена в Москве Останкинская 535-метровая телебашня которая кроме всех климатических проблем успешно выдержала пожар 2000 года в течении двух суток с температурой 1000 градусов. 

Цитата из учебника: «Бетон на портландском цементе при температуре выше 300 градусов распадается на составляющие, арматура расширяясь неуправляемо деформируется, бетон рассыпается в прах...» – такое должно было случиться, но помешал разрушению башни творческий гений автора бетона Б.Д.Тринкера.

В ХХ1 веке нашей Московской Башне нет равных на Земле: башня в Канаде на 1500 километров южнее, в Аравии на 4000-5000 км южнее, в Китае на 2000-3000 км южнее к экватору, то есть везде значительно теплее климат, без резких колебаний воздуха, без низко-температурного замораживания, без ежесуточных переходов через 0 градусов, без сухих ветров и высушивающего бетон солнца. Севернее 55 градусов с.ш. нет ни одного сооружения на земле выше нашей останкинской башни!

В 1967 году было возведено ещё одно высотное сооружение: монумент Родина-Мать в Волгограде (в период боёв город называли Сталинград), однако вскоре памятник начал разрушаться из-за плохого контроля качества (теперь называют «мониторинг»). В заполнителе были реакционные включения, вызвавшие выровы и трещины в бетоне сооружения, создалась угроза разрушения. 

НИИЖБ Госстроя СССР (д.т.н. Ф.М.Иванов, В.Г.Батраков) посоветовал применить гидрофобизацию ГКЖ, однако их состав был смыт первым дождём! Б.Д.Тринкер произвёл обследование по всей (!) поверхности монумента, разработал специальную Инструкцию по ремонту и применил свою технологию, меч был заменён. В результате Учёный Б.Д.Тринкер спас монумент Родина-Мать от аварии, а Родину от позора. 18 января 1971 года директор памятника генерал-майор в отставке подарил Б.Д.Тринкеру книгу-альбом «Героям Сталинградской битвы» с дарственной надписью: «С глубоким уважением Б.Д.Тринкеру! Участнику строительства памятника-ансамбля Героям Сталинградской битвы, подпись, дата». .

Автор феноменального Останкинского бетона Борис Тринкер (1914-2004) оставил после себя богатое научное наследство: более 250 научно-практических публикаций в журналах, книги и 100 патентов, если по-хозяйски распорядится которыми, можно прийти к возрождению и развитию отечественного строительства.

Некоторые характеристики башни: высота ж.б. ствола = 385,5 метров, высота стальной антенны = 147,7 метров, диаметр опор-ног на отм. 0,00 м. = 60 метров, наружный диаметр на отм. + 63,00 м. = 18 метров, диаметр ж.б. ствола на отм. + 385, 5 м. = 8.2 метра, общий объём железобетона в фундаменте и стволе = 20 000 м3.

Результаты испытаний бетона ствола башни :

– возраст 28 суток - 380 – 450 кг/см2

– возраст 1 год - 450 – 500 кг/см2

– возраст 5 лет - 550 – 650 кг/см2

Результаты показывают непрерывное увеличение прочноcти, так как при проектировании бетона были учтены все необходимые факторы.

Эйфелеву башню, причём в тёплом климате без морозов – регулярно красят каждые 7-9 лет, применяя сотни тонн самых современных и дорогих антикоррозионных материалов, а Останкинскую Башню НИКОГДА не красили : такой наш ВЕЧНЫЙ Бетон, не поддающийся коррозии.

В настоящий момент 50-летнего юбилея Останкинской телебашни, можно предложить надстроить на 20 метров, чтобы наша Царь-Башня перешла на более высокую ступень по градации „The World Federation of Great Towers” / 8, 9 /.

Выводы:

Долговечность Бетона и получение ВЕЧНОГО Бетона – одна из самых больших проблем строительства в России, учитывая огромные размеры страны, и многоликие климатические и сейсмические условия, решению этой проблемы посвятили всю свою жизнь известные советские учёные ХХ века. Следует учесть, что в период строительства Останкинской башни наши учёные трудились в благословенные времена, когда предпочтение отдавали своим отечественным разработкам в науке, технологиях и машиностроении, что в итоге значительно на порядки уменьшало всю стоимость строительства, так как иностранцам живущим в сравнительно мягких климатических условиях своих стран неизвестны климатические условия и технологические режимы эксплуатации зданий и сооружений в СССР.

Приведенные в статье рекомендации, список литературы и методические указания основаны на практическом опыте:

1. изучения теорий: технологии строительства и коррозии железобетона,
2. многолетнего обследования эксплуатируемых строительных сооружений и конструкций, и также сооружений 1930-х годов,
3. проектирования и возведения сооружений из осободолговечного коррозионностойкого всепогодного железобетона,
4. контроле качества ( „мониторинге“ ) возведённых сооружений.

Учёные и инженеры, строители СССР и России в условиях критических низких температур, ураганов и агрессивных сред успешно возводили уникальные самые высотные и долговечные инженерные железобетонные сооружения неподвластные Времени.

Библиография:

• Тринкер Б.Д. Способ приготовления пластимента для бетонов, № 87043, описание изобретения к Авторскому Свидетельству, 24 декабря 1948, Москва.
• Тринкер, Б. Д. Руководство по проектированию и подбору состава гидротехнического и обычного бетона, Министерство строительства РСФСР, Т.У., Москва, 1957, стр. 1- 52.
• Тринкер А.Б. Единая система скоростного бетонирования высотных сооружений, журнал „Бетон и железобетон“, № 12, 1983, стр. 20 – 21.
• Тринкер А.Б. Волшебная добавка ЛТМ, «Строительная газета», № 295, 24.12.1988, стр. 2.
• Тринкер А.Б. Химизация производства бетона, сборник «Охрана окружающей среды и использование вторичных ресурсов», Москва, 1989, вып 1/6, стр. 1 – 4, МГЦНТИ, Госплан РСФСР.
• Тринкер А.Б. Экономия цемента в сборном и монолитном бетоне и железобетоне, журнал «Строительные материалы», Москва, № 12, 1992, стр. 17 – 19.
• Тринкер Б.Д., Тринкер А.Б. «Надёжность и долговечность высотных сооружений из монолитного железобетона», журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве», № 11/12, 1992, Москва, ISSN 0027-0040, стр. 19-22.

Автор - Тринкер Александр Борисович, д.т.н., родился 25.03.1947, с 1970 ст.инженер НИИЖБ Госстроя СССР, 1977 - 1983 главный технолог высотных и подземных сооружений В.О.  Гидроспецстрой Минэнерго СССР, 1983 – 1985 главный специалист технического отдела всесоюзного объединения азота и оргсинтеза ГИАП Минхимпрома СССР, 1985 - 1991 главный технолог по Новой Технике КТБ Главмоспромстройматериалов Мосстройкомитета, 1991 - 1996 главный инженер завода ЖБИ-Лихоборы 1-го СМТ Минсредмаш СССР, c 1998 Regeneration Technology Centre & Consultung Development Innovation. Имеет несколько патентов и медалей ВДНХ СССР, более 150 опубликованных трудов с 1974 года.

_____________________________

Аннотация: 70 лет назад отечественными учёными получен Вечный Бетон из которого 50 лет назад создан самый первый и самый северный на земле "гигант" – Останкинская телебашня.