Развитието на строителните материали все по-често е насочено към увеличаване на експлоатационния живот на конструкциите, ограничаване на корозията и намаляване на въглеродния отпечатък.

Сред новите решения са макросинтетичните фибри, които могат да заменят част от традиционната стоманена армировка при торкретбетона, електрохимичните системи за контрол на корозията при мостове и технологии за модифициране на дървесината, чрез които естественият материал придобива значително по-висока здравина и устойчивост.

Макросинтетични фибри заменят стоманената мрежа в торкретбетона

Макросинтетичните фибри Chryso Adfil® Durus EasyShot са разработени за армиране на торкретбетон, използван при подземни строителни проекти, включително тунели и подземни съоръжения.

Продуктът се добавя директно към бетонната смес и позволява фибрите да бъдат разпределени в целия обем на материала. Според производителя решението може да замени традиционната стоманена мрежа при определени приложения и проектни изисквания.

В българската техническа терминология правилното понятие е торкретбетон, а материалът с добавени фибри се определя като влакнестоармиран торкретбетон. БДС EN 14487 обхваща торкретбетона, изпълняван както с влажна, така и със суха смес, включително влакнестоармираните разновидности.

При технологията по мокър способ предварително приготвената бетонна смес се транспортира с помпа до дюзата, където се разпръсква върху основата под налягане. Системата Chryso Adfil® Durus EasyShot е посочена от производителя като решение, създадено специално за торкретбетон при тунелно строителство.

По-малък риск от корозия

Едно от основните предимства на макросинтетичните фибри е, че не корозират при контакт с влага.

Това е особено важно при подземни конструкции, където бетонът може да бъде изложен на:

• висока влажност;
• проникване на вода;
• агресивни почвени условия;
• соли и химически вещества;
• циклични температурни натоварвания.

Когато стоманената мрежа бъде заменена с подходящо проектирано фиброармиране, се премахва рискът от корозия на този армировъчен компонент. Това може да намали необходимостта от бъдещи ремонти и да удължи експлоатационния живот на конструкцията.

Макросинтетичните фибри са и значително по-леки от стоманената армировка. Те могат да улеснят транспортирането и изпълнението, да намалят времето за монтаж и да ограничат част от въглеродните емисии, свързани с производството и доставката на стомана. Chryso посочва липсата на корозия, по-ниското износване на оборудването и по-дългосрочната дълготрайност сред предимствата на синтетичните фибри за подземно строителство.

Използването на фибри може да подпомогне и контрола върху пукнатините, причинени от пластично и дълготрайно свиване на бетона. Конкретната дозировка и възможността за замяна на конвенционална армировка обаче трябва да бъдат определени чрез конструктивно проектиране, изпитвания и изискванията на съответния проект.

Катодна защита контролира корозията на армировката

Корозията на стоманената армировка е сред основните причини за влошаване на стоманобетонните мостове и други инфраструктурни съоръжения.

Процесът може да бъде ускорен от:

• проникване на хлориди;
• карбонизация на бетона;
• наличие на влага и кислород;
• недостатъчно бетонно покритие;
• пукнатини;
• цикли на замръзване и размразяване.

В първоначалния английски текст е използвано понятието „CO₂ mineralization“. В този контекст правилният български технически термин е карбонизация на бетона.

При карбонизацията въглеродният диоксид прониква в бетона и реагира с неговите съставки. Това постепенно понижава алкалността на средата около армировката и може да отслаби естествената ѝ защита срещу корозия.

Исторически мост получава още 25 години проектен живот

Пример за прилагане на технология за контрол на корозията е историческият мост Bideford Long Bridge в Югозападна Англия.

Стоманобетонните участъци на съоръжението са били засегнати от проникване на хлориди, корозия на армировката, отлющване на бетонното покритие и отслабване на конструкцията. Проектантите са избрали система за катодна защита с наложен ток, като целта на ремонта е била постигане на допълнителен експлоатационен период от 25 години.

Компанията Fosroc е доставила ремонтни материали, съвместими с електрическата проводимост и останалите изисквания на системата за катодна защита.

Как работи катодната защита с наложен ток?

При тази технология към армировката се подава контролиран постоянен електрически ток чрез специално проектирана система.

Целта е електрохимичният потенциал на стоманата да бъде променен така, че процесът на корозия да бъде значително ограничен или преустановен.

Правилният термин на български език е катодна защита на стоманата в бетона. Това понятие е заложено и в стандартите БДС EN ISO 12696, които определят изискванията към системите за катодна защита при нови и съществуващи бетонни конструкции.

При ремонта на Bideford Long Bridge съвместимостта на ремонтните разтвори със системата за катодна защита е била сред основните критерии за избор на материалите.

Нов материал променя свойствата на обикновената дървесина

Дървесината е възобновяем и биоразградим материал, но нейните характеристики зависят от дървесния вид, влажността, условията на експлоатация и начина на обработка.

Без подходяща защита тя може да бъде уязвима на:

• влага;
• гниене;
• дървояди и други ксилофагни насекоми;
• дърворазрушаващи гъби;
• механични деформации;
• въздействието на огън.

Американската компания InventWood разработва технология за модифициране и уплътняване на естествената дървесина. Полученият материал се предлага под наименованието Superwood.

Технологичният процес променя структурата на дървесината, като целта е значително повишаване на нейната механична якост, твърдост и устойчивост, без да се губят естествената текстура и визуалните качества на дървото.

Superwood съчетава ниско тегло и висока здравина

Според данните на InventWood материалът може да бъде до шест пъти по-лек от стоманата и да достигне значително по-добро съотношение между якост и собствено тегло. Производителят посочва също устойчивост на влага, гниене и термити.

Тези характеристики биха могли да разширят употребата на модифицираната дървесина при:

• интериорни облицовки;
• фасадни елементи;
• врати и дограма;
• подови настилки;
• мебели;
• декоративни архитектурни елементи;
• определени конструктивни приложения след съответното сертифициране.

Материалът не трябва да се смесва с понятието масивна инженерна дървесина, което обхваща системи като CLT, glulam и DLT. При Superwood става дума за технологично модифициране на самата естествена дървесина, а не за слепване или механично свързване на отделни слоеве. Разликите между традиционната и инженерната дървесина са разгледани и в публикациите на Stroitelbg.bg за развитието на устойчивото дървено строителство.

Уточнение за пожарния клас

InventWood представя Superwood като материал, който може да постигне Class A fire rating съгласно американския стандарт ASTM E84.

Това не трябва да се превежда като „най-висок клас на огнеустойчивост“ и не бива автоматично да се приравнява към европейските класове A1 или A2.

Американската класификация по ASTM E84 оценява основно разпространението на пламъка и развитието на дим по повърхността на материала. Европейската класификация за реакция на огън използва различна методика и обозначения.

За използване на материала в България и Европейския съюз ще бъдат необходими съответните изпитвания, класификация и документи за експлоатационните характеристики според приложимите европейски изисквания.

Материалите на бъдещето са по-дълготрайни и ресурсно ефективни

Трите технологии показват различни подходи за увеличаване на дълготрайността на строителните конструкции.

Макросинтетичните фибри ограничават зависимостта от корозираща стоманена мрежа при определени приложения на торкретбетона. Катодната защита дава възможност развитието на корозията при съществуващи стоманобетонни съоръжения да бъде контролирано. Модифицираната дървесина разширява потенциала на естествения материал чрез подобряване на неговата якост и устойчивост.

Общата тенденция е ясна – строителният сектор търси материали, които служат по-дълго, изискват по-малко ремонти и позволяват по-ефективно използване на ресурсите.