К 50-летию Останкинской башни: мы были первыми

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ. РЕЦЕНЗИИ И ДИСКУССИИ

К 50-ЛЕТИЮ ОСТАНКИНСКОИ БАШНИ: МЫ БЫЛИ ПЕРВЫМИ

В 1960-х гг. в Москве появилась телекоммуникационная необходимость поставить исторический рекорд: построить впервые на Земле железобетонную телебашню высотой более 500 м. До Останкинской башни все высотные сооружения строили только из металлоконструкций: башня Эйфеля, башня Шухова, однотипные небоскребы Нью-Иорка. Однако высокая стоимость и низкая жаростойкость архитектурных типовых стандартных металлоконструкций, обязательное регулярное нанесение защитного от коррозии покрытия значительно удорожали металлические сооружения. Необходимо вдуматься: впервые в мировой истории строить в 1963 г. самую высокую на Земле башню 535 м в основном из бетона — это огромнейший риск, ответственность, авантюра и неразрешимые проблемы, недоступные абсолютному большинству инженеров во всем мире.

Гениальный отечественный конструктор д. т. н. Н.В. Никитин разработал проект Останкинской телебашни, в которой ствол башни от фундамента до отметки 385,5 м — железобетонный. Требовалось запроектировать первый в мире бетон: особо морозостойкий, особо прочный, особо долговечный, который противостоит морозу, солнцу, ветру, дождям, засухам и дополнительно непредвиденному пожару с температурой более 1000 °С (в 2000 г.) на высоте 460 м. 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 СССР заведующий лабораторией N° 10 ВНИПИ «Те-плопроект» к. т. н. Б.Д. Тринкер, который в 1939 г. защитил диплом с отличием в МХТИ им. Д.И. Менделеева, в 1940-1945 гг. воевал на фронтах Великой Отечественной войны, а с 1946 г. занимался строительством морских портов на Дальнем Востоке и в Сибири при критических отрицательных низких температурных условиях в зонах переменного уровня морской воды, т.е. при солевой агрессии. Одно из важнейших изобретений Б.Д. Тринкера — получение и использование эффективных и надежных пластификаторов ССБ на основе многотоннажных отходов ЦБК, с применением которых в 1947-1952 гг. было изготовлено более 2 млн м3 специального ги-

дротехнического бетона и одновременно разработаны технологии проектирования и подбора состава бетона и многостадийного контроля качества [1-5]. В результате был создан сверхдолговечный и сверхпрочный вечный бетон. Таким образом 70 лет назад проблема получения сверхпрочного вечного бетона была решена применением пластификаторов типа ССБ, СДБ, ЛТМ, а теперь в XXI в. в теплых странах строят дома из железобетона высотой 800 м и более.

В основе проектирования бетона лежат:

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

• создание плотного без пустот объемного строения заполнителей;

• отборные материалы, имеющие высокие физико-механические показатели (по сравнению с другими конструкциями).

Вся система вместе надежно обеспечивает первичную защиту от коррозии, максимально продлевая безаварийный срок жизни всего сооружения Останкинской телебашни.

Первое в мире изобретение-патент на применение лигносульфонатов ССБ было получено 24 декабря 1948 г. в Москве [1]. Так и началась эра применения химических добавок бетонов с целью снижения водоцементного отношения и получения долговечного и коррозионно-стойкого бетона. После 1948 г. в нашей стране на основе лигносульфонатов были созданы химические добавки СДБ-ЛСТ-ЛТМ, успешно примененные 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, т.е. экологически безопасно и с получением двойного эффекта, то на Западе только начиная с 1974 г. сделаны пластификаторы из дорогостоящих 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 два раза, морозостойкости и водонепроницаемости — в 2,5 раза (рис. 1).

00

Ф

0 т

1

*

О У

Т

0

1

м

В

г

3

у

о *

Рис. 1. Б.Д. Тринкер на Останкинской башне на отметке + 63,0 м. Вдали павильон «Космос» ВДНХ. 1963 г

Были рассмотрены и отобраны из десятков вариантов цементные заводы, карьеры песка и щебня, проверены химические анализы воды, произведена полная подробная проверка хранения заполнителей и цемента, точности дозирования, мероприятий зимнего бетонирования на бетонном заводе. Все химико-минералогические показатели цемента: чистота и модуль крупности кварцевого песка, фракционирование и чистота гранитного щебня, — оказывают сильное влияние на долговечность бетона. Были рассмотрены проблемы транспорта, непрерывности подачи бетонной смеси, формования бетона в опалубке и качества подготовки рабочего шва бетонирования, отделки поверхности, ухода за твердеющим бетоном. Кроме того, были подготовлены варианты замены строительных материалов на другие при аварийных О случаях, а также рассмотрены транспортные схемы подачи материалов от производителей на смеситель-^ ные установки.

Автор феноменального останкинского бетона !£ Б.Д. Тринкер оставил после себя богатое научное наследие: более 250 научно-практических публикаций в журналах, книги и 100 патентов. Если по-ц хозяйски распорядится ими, это приведет к возрож-рц дению отечественного строительства.

Отдельным важным вопросом был непрерыв-£ ный контроль качества строительных материалов, |2 бетонной смеси и бетона, выдержка образцов бе-^ тона в условиях конструкции, замеры температур О твердеющего бетона. Контроль каждой входящей на объект машины с бетоном и уход за твердею-^ щим бетоном методом полива при положительных температурах и периодичность тоже были вменены в обязанности лаборантов. Ф Заранее предусмотрев очень высокие требова-

00 ния и все необходимые расчетные технологические

мероприятия, часто неугодные торопливым и ретивым начальникам (генподрядчику и заказчику), всегда готовым «рапортовать», и значительно увеличив проектные марки бетона, тем самым в 1963 г. Б.Д. Тринкер предохранил телебашню от полной катастрофы в 2000 г. (рис. 2, 3).

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 от 330 до 420 м, башенных градирен высотой 150 м на ГРЭС, ТЭЦ и АЭС [5].

В рекордно короткие для мировой индустрии сроки, всего лишь за четыре года, была построена в Москве Останкинская 535-метровая телебашня, которая кроме всех климатических проблем успешно выдержала пожар 2000 г. в течение двух суток с температурой 1000 °С. Обыкновенно бетон на портланд-цементе при температуре выше 300 °С распадается на составляющие, арматура, расширяясь неуправляемо, деформируется, бетон рассыпается в прах. Такое должно бы было случиться, но этого не допустил творческий гений автора бетона Б.Д. Тринкера.

В XXI в. нашей московской телебашне нет равных на Земле: телебашня в Калгари расположена на 1500 км южнее, высочайший небоскреб Дубая — на 4000.. .5000 км южнее, огромные телебашни Китая — на 2000.3000 км южнее, т.е. там, где значительно теплее климат, без резких колебаний воздуха, без низкотемпературного замораживания, без ежесуточных переходов через 0 °С. Севернее 55° с. ш. нет ни одного сооружения на Земле выше нашей башни в Останкино!

К 50-летию Останкинской башни: мы были первыми С. 1309-1312

Рис. 2. Заголовки газеты Köln Extra от 29.08.2000: «Первый «Курск», теперь телебашня. Бедная Россия!» и «Рухнет ли теперь башня?»

Рис. 3. Пожар на 300-метровой телебашне в городе Хогерсмилд, Нидерланды, 15 июля 2011 г Сооружение обрушилось на высоте 100 м

Некоторые характеристики башни следующие: высота железобетонного ствола 385,5 м, высота стальной антенны 147,7 м, на отметке 0,00 м диаметр опор-ног 60 м, наружный диаметр на отметке 63,00 м 18 м, диаметр железобетонного ствола на отметке 385,5 м 8,2 м, общий объем железобетона в фундаменте и стволе 20 000 м3.

Результаты испытаний бетона ствола башни: возраст 28 сут — 380...450 кг/см2, возраст 1 год — 450.. .500 кг/см2, возраст 5 лет — 550.650 кг/см2.

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

Эйфелеву башню, причем в теплом 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. В настоящий момент 50-летнего юбилея Останкинской телебашни можно предложить надстроить ее на 20 м, чтобы наша башня заняла более высокую ступень в рейтинге «The World Federation of Great Towers» [6].

Долговечность бетона и получение вечного бетона — самая большая проблема строителей России, учитывая огромные размеры страны и многоликие климатические и сейсмические условия. Решению этой проблемы посвятили всю свою жизнь известные советские ученые XX в. Следует учесть, что в период строительства Останкинской башни наши ученые 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.

00

Ф

0 т

1

S

*

о

У

Т

0 2

1

К)

В

г

3

у

о *

ЛИТЕРАТУРА

1. Описание изобретения к а. с. СССР 87043. Способ приготовления пластимента для бетонов и катализатора для размола цементного клинкера / Б.Д. Тринкер. № 38911; заяв. 24.12.1948.

2. Тринкер Б.Д. Руководство по проектированию и подбору состава гидротехнического и обычного бетона. М. : Отд. техн. информации, 1957. С. 1-52.

3. Тринкер А.Б. Единая система скоростного бетонирования высотных сооружений // Бетон и железобетон. 1983. № 12. С. 20-21.

4. Тринкер А.Б. Химизация производства бетона // Охрана окружающей среды и использование вторичных ресурсов. 1989. Вып 1/6. С. 1-4.

5. Тринкер Б.Д., Тринкер А.Б. Надежность и долговечность высотных сооружений из монолитного железобеона // Монтажные и специальные работы в строительстве. 1992. № 11/12. С. 19-22.

6. World Federation of Great Towers. Режим доступа: https://www.great-towers.com.

Доктор технических наук А.Б. Тринкер

О >

С

10

N ^

S о

H >

о

s

I h

О ф