Другое дело - борьба с коррозией в таком историческом здании, как железобетонная церковь. Внутренние части бетонных стен могут быть украшены резными деревянные элементами или сами бетонные стены также могут быть украшены внутри декоративными элементами. Одним из таких примеров является прекрасный Храм Единства Фрэнка Ллойда Райта (1908). В 1971 году был произведен ремонт бетонных стен для устранения повреждений, вызванных коррозией арматуры. Конечно, это была временная мера, и теперь коррозия в бетоне дошла до такой степени, что ремонт церкви обойдется примерно в 11 миллионов долларов (по некоторым оценкам, стоимость будет достигать 20 миллионов долларов). Считая в долларах с поправкой на инфляцию это будет больше двенадцати, или, при более высокой оценке, в двадцать три раза дороже первоначальной стоимости строительства. Конечно, эту бесценную архитектурную жемчужину нужно сохранить, и приложенные усилия, вероятно, позволят Храму Единства продержаться еще одно столетие, а может и дольше. Однако, как и почти со всеми железобетонными конструкциями, мы однажды дойдем до ситуации "Вашингтонского топора". (В детстве Джордж Вашингтон балуясь изрубил топором вишнёвое дерево. Когда отец спросил его, кто это сделал, маленький Джордж честно признался, что это был он. История используется как символ честности первого американского президента)п.п. Для тех, кто не знаком с этим термином, этот термин позаимствован из следующей шутки: турист посещает музей, в котором ему с гордостью показывают топор, используемый молодым Джорджем Вашингтоном, чтобы срубить пресловутую вишню. Турист спрашивает куратора музея, действительно ли топор тот же, что использовал Джордж Вашингтон. - Конечно, отвечает куратор. - Правда, за эти годы нам пришлось трижды менять рукоятку и два раза топорище, но это тот-же самый топор!"
Помимо Храма Единства, дорогостоящие реставрации были проведены и на других исторических железобетонных зданиях, например Дом Людвига Миса ван дер Роэ в Тугендхате (1930) в Чешской Республике или вилла Ле Корбюзье в Савойе (1935) во Франции. (Ухудшение состояния последнего было объяснено его оккупацией иностранными войсками во время Второй мировой войны, как немецкими, так и американскими, то что дом был в это время разгромлен, безусловно мало повлияло на естественные силы коррозии).
Среди немногих ранних железобетонных конструкций, сохранившихся у нас - дом Уильяма Уорда (1876) в Порт Честере, Нью-Йорк, и "мост" озера Альворд (1889) в парке Золотые Ворота Сан-Франциско. Оба едва ли подают воодушевляющий пример долговечности армированного бетона. Дом Уорда имеет много трещин, особенно большую трещину, идущую от верхней до нижней части здания. Более крупные трещины были кое-как заполнены бетоном. Мост озера Альворд (на самом деле туннель) также имеет глубокие трещины (в некоторые из них можно просунуть руку). Это сооружение, вероятно, все еще держится из-за земляных насыпей, поддерживающих ее с каждой стороны.
Здание Ingalls (1903) в Цинциннати, Огайо, все еще стоит, и для некоторых это загадка. Его внутренние помещения с регулируемой температурой приглушили, но не остановили, коррозию арматуры, которая приговорила так много других старых железобетонных конструкций. Почему небоскреб Цинциннати просуществовал так долго? Возможно, потому, что здание Ingalls, в отличие от большинства его железобетонных современников, имеет внешний фасад из кирпичной кладки. Защитила ли эта облицовка арматуру бетона от вредного воздействия окружающей среды? Безусловно, этот вопрос следует изучить. Еще одним фактором, который способствует долговечности здания, является его местоположение: Огайо - сейсмически тихий район. Старые примеры железобетонных работ, как стало понятно во время землетрясения 1906 года и многих других, не любят тряски. Однако, пока некоторые из конструкций построенных из армированного бетона сумели перевалили вековую отметку, сильно маловероятно что они продержаться достаточно долго чтобы увидеть второе столетие. Исключение составляют, конечно, те здания, которые подвергаются очень обширным и чрезвычайно дорогим реставрациям.
Еще один великолепный выживший - красивый "Дом у водопада" Фрэнка Ллойда Райта в Пенсильвании. Недавно он подвергся дорогостоящей реставрации. Хотя дом на тридцать лет новее, чем Храм Единства, реставраторы все еще были удивлены, обнаружив так мало коррозии арматуры в массивном центральном перекрытии, который простирается над рекой. Можно вспомнить, что в конструкции настила было использовано всего восемь стальных арматурных стержней. Читатель вспомнит, что Райт настаивал на использовании только четырех арматурин, но более осмотрительные строители тайно использовали восемь. Одна из возможных причин, почему было обнаружено так мало коррозии, заключается в том, что каждая арматурина окружена значительным количеством бетона, что делает менее вероятным проникновение трещины с поверхности бетона до арматурного стержня и таким образом создаёт возможность для попадания воздуха и воды. Тем не менее, восьми арматурных стержней оказалось недостаточно, чтобы удерживать перекрытие, и оно продолжало оседать на протяжении многих лет. Рабочие, ремонтирующие конструкцию, должны были просверлить бетон и установить натянутые кабели, чтобы восстановить первоначальное положение перекрытия. Тем не менее, это лишь вопрос времени, когда коррозия начнет свою дьявольскую работу.
Железобетонные плотины держатся лучше. Из-за огромного объёма бетона используемого в их конструкциях, многие из них, например дамба Гувера, все еще проходят процесс твердения, таким образом отодвигая коррозию. (Нашим потомкам будет интересно узнать, будет ли огромный вес этих плотин сдерживать коррозийное расширение арматуры.)
Существует еще одна возможная причина долговечности здания Ingalls, домов Эдисона и дома у водопада. Исходя из предположения, что строительные работы были грамотно проведены и в смеси не использовалась соль, может ли быть так, что цемент, используемый для этих зданий, был намного лучше современных "высокопрочных" цементов, которые начали производится до Второй мировой войны? Предположение о такой возможности несколько лет назад вызвало бы смех и снисходительные усмешки у инженеров. Сегодня никто не смеется и не улыбается. Действительно, на этот вопрос уже дан ответ, и он указывает на еще одну печальную и дорогостоящую главу в истории железобетона.
Лучше, сильнее, прочнее
Цемент для бетона - это продукт, и, как и во всех продуктах, производитель стремится сделать его лучше, чтобы оставаться конкурентоспособным относительно других производителей в отрасли. В начале 1930-х годов был введен новый цемент, который оказал большее влияние на бетонную промышленность, чем создание автоматической коробки передач на автопроизводителей, или, простите за клише, чем нарезанный хлеб на хлебопекарную промышленность. Он продавался под различными торговыми марками, но постепенно приобрел общее прозвище "высокопрочный" цемент для бетона. Материал был замечательным: он твердел за меньшее время, чем обычный цемент, предлагал большую прочность на сжатие, и с ним можно было использовать больше воды, что делало бетонную смесь более податливой и легкой для заливки. Как мы видели, бетон быстро схватывается, но процесс набора прочности занимает много времени. Именно во время этого более позднего процесса бетон приобретает большую часть своей прочности на сжатие. Более старые цементы, после 7 дней, достигали прочности на сжатие около 20,7 MPa, в то время как высокопрочные версии могли предложить от 31 до 37,2 МПа в тот же период времени. Это означало, что строительство из железобетона может идти гораздо более быстрыми темпами. Мост, здание, или шоссе могли быть построены за меньшее время и за меньшую стоимость. Неудивительно, что строительная отрасль быстро выбрала новый цемент. Ведь в конце концов, что ещё нужно?
Вообще-то, много. Мы все еще на том же самом поезде, и он направляется к той же адской станции, но теперь мы прибудем туда гораздо раньше.
В 1944 году министерство дорог общего пользования США (ныне Федеральная администрация автомобильных дорог) провела тщательное обследование двухсот железобетонных мостов в нескольких штатах. Результаты исследования вызвали тревогу. Старые мосты оказались в гораздо лучшей форме, чем новые. Из мостов, построенных до 1930 года, 67 процентов оказались в хорошем состоянии. Напротив, только 27 процентов построенных после этого года сооружений были признаны находящимися в хорошем состоянии. (Напомним, обследование проводилось спустя через четырнадцать лет после 1930 года!) Эти результаты были подтверждены в двух отдельных исследованиях, проведенных в 1950-х годах. Можно было бы предположить, что данные, полученные в ходе этих исследований, приведут к серьезным изменениям в рецептурных составах цементов. Подумайте снова. Высокопрочные цементы стали популярнее, чем когда-либо. Только в 1987 году был опубликован доклад Национального консультативного совета США по строительным материалам, в котором подробно описывалось ускоренное разрушение железобетонных конструкций, к этому времени разрушающаяся инфраструктура была отмечена всеми, кроме некоторых слепых, так что даже строительная индустрия и федеральные правительства и правительства штатов подумали, что, возможно, эту проблему придётся рассмотреть. Неудивительно, что виной всему оказался высокопрочный цемент. Железобетонные конструкции, построенные с использованием высокопрочных цементов, как правило, покрываются трещинами быстрее, чем конструкции на старых цементах, что позволяет воде, воздуху и химическим веществам проникать к арматуре и, таким образом, позволяет начать процесс коррозии за годы до того, как он обычно начинается. Спецификации бетона и строительные кодексы были окончательно изменены в конце 1980-х и начале 1990-х годов, когда доказанная долговечность бетонных смесей, которые будут использоваться в строительстве автомобильных дорог, стала требованием. Все изменилось к лучшему - почти через пятьдесят лет после того, как проблема была впервые замечена.
В то время когда мы улучшали составы цемента и методы бетонного строительства, мир, который мы построили за последнее столетие, все еще разрушается темпами внушающими опасения. Наша инфраструктура находится в особенно ужасном состоянии. Каждый четвертый из наших мостов в настоящее время либо имеет дефекты конструкции, либо конструктивно устарел. Срок службы большинства железобетонных автомобильных мостов составляет пятьдесят лет, а их средний возраст - сорок два года. Существенно ухудшается и "качество езды" по нашим дорогам. В то же время тоннаж грузов, перевозимых по нашим дорогам и магистралям, неуклонно растет. В период с 1980 по 2005 год количество миль, пройденных автомобильным и грузовым транспортом примерно удвоилось, хотя протяжённость шоссе выросла всего на 3,5 процента. Неудивительно, что выбоины сейчас встречаются гораздо чаще, чем когда-либо прежде, увеличивая количество дорожно-транспортных происшествий и сокращая срок службы шин, амортизаторов, тяг и осей наших автомобилей.
Помимо разрушающейся системы автомобильных дорог, разрушается железобетон используемый для наших водопроводов, канализационных труб, водоочистных сооружений и насосных станций. Химикаты и бактерии в нечистотах делают воду такой же въедливой, как и морская вода, уменьшая жизненный период армированного бетона используемого в этих системах до 50 лет и даже меньше, в зависимости от тех факторов которым он подвергается и вида сточных вод.
Американское общество инженеров-строителей (ASCE) оценивает инфраструктуру Америки на "D" (2 балла из 5). Просто поднять его до "B" (4 балла из 5) будет стоить нам примерно 2,2 триллиона долларов, цифра, которая, вероятно, растет каждый день, пока мы продолжаем откладывать решение проблемы.
Теперь все инженеры-строители, по крайней мере те, чьи вены и артерии теперь не наполнены формальдегидом, признают, что железобетон вряд ли является "вечным" строительным материалом, которым он когда-то рекламировался. На самом деле, срок его службы, безусловно, короче, чем у каменной кладки, и вероятно, меньше, чем у древесины.
В то время как мы, выражаясь фигурально, замазываем плохие новости мастерком с бетонным раствором, вот еще один интересный факт: примерно в то же время когда мы начали подозревать, что долговечность железобетона была переоценена, мы также начали обращать внимание на ухудшение качества воздуха. За исключением автомобилей и угольных электростанций, производство цементного бетона является крупнейшим источником выбросов CO2 в атмосферу. Еще более тревожным является то, что весь этот железобетон, который мы используем для строительства наших дорог, зданий, мостов, канализационных труб и тротуаров, в конечном счете, не поддаётся ремонту, поэтому нам придется продолжать строить их заново через каждую пару поколений, оставляя всё больше загрязнения и материальных затрат для наших потомков.
Римляне строили сооружения на века. Некоторые из построенных ими мостов все еще используются сегодня, и вместо людей и повозок они теперь выдерживают груз автомобилей, грузовиков и автобусов. Если бы римляне использовали железобетон, которого у них не было, чтобы построить свой прекрасный мост в Алькантаре, Испания, он должен был бы быть восстановлен по крайней мере шестнадцать раз. Можем ли мы, с нашими значительно более передовыми технологиями, построить конструкцию, которая, за исключением преднамеренного разрушения, простоит пару тысяч лет или больше? А можно ли такую конструкцию построить из железобетона? Наконец, если бы мы могли построить железобетонную конструкцию с двухтысячелетним сроком службы, было бы это непомерно дорого? Ответы на эти вопросы - да, да, и нет.
[pc/index.htm]