сегодня18октября2019
Ptiburdukov.RU

   Какой патриот, какому народу ни принадлежал бы он, не хотел бы выдрать несколько страниц из истории отечественной?


 
Главная
Поиск по сайту
Контакты

Литературно-исторические заметки юного техника


Вчера (03 ноября) 4 ноября Завтра (05 ноября)


52 года назад (в 1967 г.) в эфир ушел первый сигнал Останкинской телебашни


Александр Тринкер

Бетон Останкинской башни - непревзойдённое чудо XX века

70 лет назад отечественными учёными начата «Всемирная эра химизации строительства и модифицирования бетона». 50 лет назад построен самый первый и самый северный на земле гигант - Останкинская телебашня, а применением первых химических добавок (пластификаторов ССБ) доказана всепогодность и высокая коррозионная стойкость бетона нового поколения. В результате применения методики проектирования бетона и грамотного регулирования водоцементным отношением в непредвиденном пожаре 2000 года с температурой 1000 градусов на 400-метровой высоте бетон не разрушился, как предсказывали абсолютное большинство наблюдателей и учёных.

Панорама строительства фундаментов телебашни в Останкино, фото 1961 года

Панорама строительства фундаментов телебашни в Останкино. Фото 1961 года.
Башня весом более 32 тыс. тонн возведена на монолитном кольцевом железобетонном фундаменте шириной 9,5 метра,
высотой 3 метра и диаметром 74 метра.

Возведение Останкинской телебашни в Москве было обусловлено телекоммуникационной необходимостью, и расчётная высота сооружения должна была превышать 500 метров, что было значительно выше всех остальных небоскрёбов в мире. До Останкинской башни все высотные сооружения строили из металлоконструкций: башни Эйфеля и Шухова, однотипные небоскрёбы Нью-Йорка.

Николай Васильевич Никитин (1907-1973)- Фото 1960-х годов

Николай Васильевич Никитин
(1907-1973)
Фото 1960-х годов

Однако архитектурные типовые стандартные металлоконструкции, высокая их стоимость и недостаточная жаростойкость, обязательное регулярное нанесение покрытий, защищающих от коррозии, всё это значительно удорожало башни из металла. Впервые в мировой истории строить в 1963 году самую высокую на земле башню 535 метров в основном из бетона - это утопия, огромнейший риск, сверхответственность, авантюра и серьёзные неразрешимые проблемы, решение которых тогда казалось недоступно никому из учёных и инженеров во всём мире.

(Построенный в Москве в 1958 году метромост на Воробьёвых горах в течение десятилетий разваливался, а его восстановление было самым дорогим и длительным ремонтом в мировой истории, поэтому все учёные СССР в i960 году категорически отказались заниматься проектированием бетона для Останкинской телебашни.)

Отечественный конструктор Н.В. Никитин (доктор технических наук) разработал проект Останкинской телебашни, в котором ствол башни от фундамента до отметки +385,5 метров был железобетонным. Естественно, потребовалось запроектировать первый в мире бетон: особо морозостойкий, особо прочный, особо долговечный, который мог бы противостоять морозу, солнцу, ветру, дождям, засухам, и дополнительно - непредвиденному пожару с температурой более 1000 градусов Цельсия (как и случилось в 2000 году) на высоте 300-420 метров.

Борис Давидович Тринкер на своём привычном рабочем месте на высоте

Борис Давидович Тринкер на своём
привычном рабочем месте на высоте

Огромные габариты железобетонного ствола башни и постоянные штормовые и ураганные ветровые нагрузки - это опасные факторы риска при возведении и эксплуатации подобных сооружений. Все эти проблемы были успешно решены в период проектирования.

Главным разработчиком бетона Останкинской башни Н.В. Никитин выбрал заведующего лабораторией высотных и специальных сооружений ВНИПИ Теплопроект, кандидата технических наук Б.Д. Тринкера. Этот ученый 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 при солевой коррозии).

Одно из важнейших изобретений Б.Д. Тринкера: получение и применение эффективных и надёжных пластификаторов ССБ на основе многотоннажных отходов ЦБК, с использованием которых в 1947-1952 годах было изготовлено более 4 миллионов кубометров специального гидротехнического бетона, и одновременно разработки технологии проектирования и подбора состава бетона, а также многостадийного контроля качества.

В результате этого назначения Б.Д. Тринкер создал сверхдолговечный и сверхпрочный бетон Останкинской телебашни. 70 лет назад проблема получения сверхпрочного бетона была решена применением пластификатора ССБ и квалифицированного проектирования бетона. В дальнейшем Б.Д. Тринкер модифицировал бетоны пластификаторами нового поколения: СДБ, ЛСТ, ЛТМ.

В основе проектирования бетона находятся:

  1. учение о влиянии водоцементного отношения на плотность, прочность, долговечность цементного камня, обладающего равномерно-распределённой замкнутой структурой, полученной применением пластифицирующе-воздухововлекающих химических добавок;

  2. создание плотной без пустот объёмной матрицы заполнителей;

  3. применение отборных материалов, имеющих высокие физико-механические показатели (по сравнению с другими конструкциями), вся система вместе надёжно обеспечивает первичную защиту от коррозии, максимально продлевая безаварийный срок жизни всего сооружения.

Александр Тринкер на отметке +63,0 м (вдали павильон «Космос» на ВДНХ СССР)

Александр Тринкер на отметке +63,0 м (вдали павильон «Космос» на ВДНХ СССР)

Первая инструкция по проектированию вечного всепогодного бетона. Автор Б.Д. Тринкер, 1963 год

Первая инструкция по проектированию вечного
всепогодного бетона. Автор Б.Д. Тринкер, 1963 год

Первый в мире патент на применение лигносульфонатов (ССБ) Тринкер получил 24 декабря 1948 года в Москве, и, можно сказать, с этого момента началась: «Всемирная эра химизации строительства и модифицирования бетона». Главными целями этого патента было снижение водоцементного отношения и получение 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 СССР данные добавки изготавливались из многотоннажных отходов производств целлюлозно-бумажной, химической, биологической, металлургической, пищевой и других промышленностей, то есть с улучшением экологии и получением двойного эффекта, то на Западе пластификаторы (Мельмент «Melment» в ФРГ названный потом «С-з», Майти в Японии, и многие другие) делались непосредственно из химических веществ: нафталино-меламино-формальдегидов и т. д. - сверхдорогих и опасных для здоровья людей химикатов.

Во время работ по проектированию бетона Останкинской башни Б.Д. Тринкер пересмотрел все проектные требования к бетону, увеличив показатели по прочности в 2 раза, морозостойкости и водонепроницаемости в 2,5 раза. Были рассмотрены и отобраны из десятков вариантов: цементные заводы, карьеры песка и щебня, проверены химические анализы воды; произведена полная проверка бетонного завода по всем постам: 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.

Тринкер рассмотрел проблемы транспорта, непрерывности подачи бетонной смеси, формования бетона в опалубке, качество подготовки рабочего шва бетонирования, отделки поверхности и ухода 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, уход за твердеющим бетоном методом полива при положительных температурах и периодичность, - и всё это тоже было вменено в обязанности лаборантов.

Можно смело утверждать, что 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, ещё в 1963 году Б.Д. Тринкер спас телебашню от катастрофы в непредвиденном пожаре 2000 года.

Возведение Останкинской телебашни стало генеральным испытанием и проверкой всей системы отечественного высотного строительства уникальных сооружений, которая в последующее время успешно применялась при строительстве в СССР мировых гигантов: дымовых труб высотой 330-420 метров, башенных градирен высотой 150 метров на ГРЭС, ТЭЦ и АЭС. В строительстве этих высотных сооружений принимал участие и автор статьи, начавший свою карьеру в Останкино.

Издаваемая в Кёльне (ФРГ) газета

     Издаваемая в Кёльне (ФРГ) газета "Koln Extra" 29.08.2000 пишет на первой странице: «Первый "Курск", теперь Телебашня. Бедная Россия!», на второй странице: «Рухнет башня теперь?». Почему бетон Останкинской башни на рядовом портландском цементе выдержал двое суток температуру 1000 градусов Цельсия, почему башня не рухнула в результате пожара на космической высоте 320-400 метров в 2000 году? - до сих пор этого никто не может объяснить!

A propos. В период монтажа стальной антенны, в 1967 году, специальным краном поднимали отдельные части антенны - 20-тонные царги, а одна царга рухнула вниз, по пути ударив по конусной нижней части башни и ушла в землю. К счастью, никто не пострадал, а когда строители подбежали к тому месту, где ударила в бетон башни злополучная царга, только царапина виднелась на поверхности, но после первых дождей и её смыло. Кажется, это - наглядный показатель исключительной плотности и прочности бетона.

пожар на 300-метровой телебашне в городе Хогерсмилд (Hoogersmilde) на востоке Нидерландов 15 июля 2011

В результате пожара на 300-метровой телебашне в городе Хогерсмилд
(Hoogersmilde) на востоке Нидерландов 15 июля 2011 произошедшего
на высоте 100 метров, очень быстро - через 1,5 часа - обрушилось это
сооружение

В рекордно короткие для мировой индустрии сроки - всего лишь за 4 года - была построена в Москве 535-метровая Останкинская телебашня, которая кроме всех климатических проблем успешно выдержала и пожар 2000 года в течении двух суток с температурой 1000 градусов на высотах 300-420 метров. Как известно, «бетон на портландском цементе при температуре выше 300 градусов распадается на составляющие, арматура, расширяясь, неуправляемо деформируется, бетон рассыпается в прах....» (Источник - Некрасов К. Д. Жароупорный бетон, Москва, Промстройиздат, 1957, 283 стр.) - такое должно было случиться, но помешал разрушению Останкинской телебашни творческий гений автора бетона Б.Д. Тринкера.

Давно известно из теплотехники: чем выше труба (внутри оболочка башни пустая) - тем сильнее тяга воздуха и тем выше температура горения, на высоте 400 метров температура горения была более 1000 градусов Цельсия. Известно из физики и химии: бетон на портланцементе не жаростойкий.

От высокой температуры в пожаре оборвались более 120 из 149 тросов, обеспечивающих преднапряжение бетонной конструкции башни, однако, вопреки мнениям разных «специалистов», Останкинская телебашня устояла без канатов: наперекор всем «расчётам» проектировщиков. Останкинская башня устойчиво стояла на одном бетоне Тринкера, хотя давно известно: бетон на изгиб «не работает», а ветры на этой высоте были штормовые.

В своей статье д.т.н. Т.В. Кузнецова (РХТУ им. Д.И. Менделеева) подтверждает, что даже бетон на высокоалюминатном, то есть жаростойком (содержание Аl2O3 = 60-70%) цементе значительно уменьшает свою прочность при температурах выше 600 градусов, но ведь ещё в 1950 годы Б.Д. Тринкер доказал необходимость применения для подобных сооружений низкоалюминатных (Аl2O3 не более 8%) или сульфатостойких (содержание Аl2O3 не более 5%) цементов.

Строительство Останкинской башни. Фото 1964-1965 годов

Строительство Останкинской башни. Фото 1964-1965 годов

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 низкотемпературного замораживания, без ежесуточных переходов через нуль градусов, без сухих ветров и высушивающего бетон солнца. Севернее 55 градусов северной широты нет ни одного сооружения на Земле выше нашей башни в Останкино.

Автор останкинского бетона Б.Д. Тринкер (1914-2004) оставил после себя богатое научное наследство: более 250 научно-практических публикаций в журналах, книги и 100 патентов.

Некоторые характеристики башни: высота железобетонного 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 железобетонного ствола на отметке + 385,5 м = 8,2 метра, общий объём железобетона в фундаменте и стволе более 20 000 м3.

Результаты показывают непрерывное увеличение прочности, так как при проектировании бетона были учтены все влияющие на долговечность факторы и применены технологии XXI века.

Результаты испытаний бетона ствола башни: возраст 28 суток - 380-450 кг/см2; возраст 1 год - 500-600 кг/см2; возраст 5 лет - 600-700 кг/см2.

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 бетон, не поддающийся коррозии.

Пожар на Останкинской телебашне, фото 2000 г.

Пожар на Останкинской телебашне, фото 2000 г.

ЛИТЕРАТУРА

Тринкер Б.Д, Способ приготовления пластимента для бетонов. Авторское
свидетельство на изобретение № 87043. Москва, 24.12.1948. Тринкер Б.Д. Применение пластифицированною цемента и пластифицирующих
добавок к бетону. Москва: Госстройиздат, 1952. 64 с. Тринкер Б.Д. Руководство по проектированию и подбору состава гидротехнического
и обычного бетона. Москва: Изд-во Министерства строительства РСФСР, 1957. 52 с. Тринкер А.Б. Единая система скоростного бетонирования высотных сооружений // Бетон
и железобетон, 1983. № 12. С. 20-21. Некрасов К.Д. Жароупорный бетон, Москва, Промстройиздат, 1957, 283 стр. Кузнецова Т.В. Изменения свойств высокоглинозёмистого цемента при нагревании
// Технологии бетонов, 2017. № 11-12. С. 40-42.

Журнал «Московское наследие» № 5(59) 2018 г., стр.46-52


Идея, дизайн и движок сайта: Вадим Третьяков
Исторический консультант и литературный редактор: Елена Широкова