В статье рассматривается строительные конструкции выполнение с применением базальта. Описываются преимущества данных конструкций, а так же наиболее перспективные направления их использования.
Ключевые слова: строительные конструкции, базальт, реконструкция промышленных зданий.
В настоящее время в связи с повышением промышленного производства, а так же с обветшанием зданий промпредприятий, для реконструкции зданий и сооружений требуется создавать всё более усовершенствованные конструкции.
Обычные железобетонные конструкции [1] имеют ряд недостатков при использовании их при строительстве новых или реконструкции старых зданий:
1. Бетон уязвим к агрессивным средам, и подвергается коррозии
2. Низкая прочность бетона при растяжении (В20– 0,9 МПа).
Работа по улучшению старых и созданию новых, более эффективных, строительных конструкций и методов их более рационального применения ведётся в Пензенском государственном университете архитектуры и строительства, на кафедре “Строительные конструкции ” на ряд конструкций были получены патенты и опубликованы работы [2], [3], [4]. Так же был разработан сталебазальный трубчатыйстержень (в настоящее время подана заявка на изобретение). Базальт не имеет недостатков, присущие бетонным колоннам, и имеет следующие уникальные механические и физические свойства:
1. Высокая прочность при сжатии 350…400 МПа, более чем у малоуглеродистой стали.
2. Долговечность наивысшая.
3. Высокая износостойкость.
4. Высокая прочность при растяжении 45 МПа, значительно в пятьдесят раз более чем у бетона (В20– 0,9 МПа)
5. Высокая химическая стойкость.
6. Нулевая влагопоглощаемость.
7. Высокая морозостойкость.
8. Экологическая и гигиеническая безопасность.
9. Необычный и оригинальный внешний вид природного камня.
10. Нулевой коэффициент линейного расширения при 100оС…400оС
Литые изделия из базальта широко используют в промышленности. Литьё из базальта используют для футеровок скрубберов, труб Вентури систем гидрозолоудаления, золопроводов, систем подачи угля и угольной пыли, а также для изготовления камнелитых сопел.
Следует отметить, что модуль упругости у базальта (E= 10000…11000 МПа) значительно ниже, чем у стали (E= 206000 МПа), что составляет 48,5…53,3 %. Поэтому базальт следует использовать как амортизатор.
Кроме того базальт отлично сопротивляется коррозии, а на смятие работает не хуже малоуглеродистой стали [5]. К тому же, технология изготовления литья из базальта отработана и совершенна.
При создании сталебазальтого трубчатогостержня гарантирование достаточной устойчивости сжатых элементов колонн и ферм строительных конструкций достигнуто в следующей технологической последовательности.
В быстро вращающуюся вокруг своей продольной оси металлическую трубу заливают расплав базальта при температуре 1200оС и центробежными силами отбрасывают расплав на периферию трубы.
Центробежные силы принуждают расплав базальта равномерно распределиться по всей длине трубы, и достигается одинаковая толщина расплава. Постепенно охлаждают расплав базальта до температуры его кристаллизации.
Преобразуют сжатый трубчатый элемент конструкции (в сечении круглый, овальный, квадратный, прямоугольный, многогранный) в трубобазальтовый стержень с центральным каналом.
Прекращают вращение, отправляют готовый трубобазальтовый стержень, обладающий высокой устойчивостью при сжатии, в термическую камеру, где обеспечивают готовому сталебазальтовому трубчатому стержню медленное плавное остывание до температуры 20оС…30 оС.
При сравнении, выяснилось, что при превращении стального стержня колонны в сталебазальтовый трубчатый стержень (для центрально сжатой колонны трубчатого сечения с шарнирным опиранием её концов) мы имеем следующие отличия:
- базальт имеет высокую коррозионную стойкость, отлично сопротивляется воздействиям агрессивных сред, поэтому коррозионная стойкость сталебазальтовых стержней значительно повышена;
- базальт имеет высокую прочность при сжатии (более чем малоуглеродистая сталь), что повысило устойчивость сталебазальтового трубчатого стержня колонны в 2,088 раза.
- расплав базальта автоматизировано наносят изнутри стальной трубы, отбрасывая его на периферию центробежными силами, а при кристаллизации расплава получают единый сталебазальтовый трубчатый стержень;
- из сталебазальтовых трубчатых стержней с продольными каналами по центру, автоматизировано, по такой же технологии как для стальных конструкций изготавливают сталебазальтовые конструкции (колонны, фермы, арки, являющиеся элементами рам каркасов и сооружений);
- в конструкциях из сталебазальтовых трубчатых стержней исключена возможность обрушения сооружения от пожара;
- при возникновении пожара, по сигналу от датчиков температуры автоматически включают разбрызгивание воды внутри сталебазальтовых трубчатых профилей каркаса и сток её вниз по трубчатым профилям, охлаждают изнутри сталебазальтовые трубчатые профили каркаса испарениями воды, исключают этим повышение температуры металла выше 120..130ºС и исключают тем самым возможность обрушения сталебазальтовых конструкций сооружения от пожара;
- использование сталебазальтных элементов позволяет получить существенный экономический эффект особенно при реконструкции и модернизации промышленных зданий, повысит их безопасность и срок эксплуатации
Таким образом, использование сталебазальтныхэлементов, может существенно повысить безопасность, и уменьшить экономические издержки при строительстве или реконструкции промышленных предприятий
Литература:
1. Железобетонные и каменные конструкции: Учебник для строительных специальностей вузов / В. М. Бондаренко, В. Г. Бондаренко,В. И. Ришмин; под редакцей В. М. Бондаренко — М.,Высш. Шк.,2007,887с.
2. Нежданов К. К., Нежданов А. К., Гарькин И. Н. Способ проката двутаврового профиля сечения из низколегированной стали. Патент РФ № 2486972 от 10.07.2013г.
3. Нежданов К. К., Гарькин И. Н. Способ проката двутаврового профиля сечения из низколегированной стали// Строительная механика и расчёт сооружений.: № 4 -2011,с.51–55 Москва ЦНИСК им.Курчеренко
4. Данилов А. М., Гарькин И. А., Гарькин И. Н. Защита от удара и сопровождающей вибрации: экспоненциально-тригонометрическая аппроксимация функций // Региональная архитектура и строительства, № 3 (14), 2012. С.85–89
5. Металлические конструкции [Текст]: учеб. / Е. И. Беленя, В. С. Игнатьева, Ю. И. Кудишин, [и др.]; под ред. Ю. И. Кудишина. — 9-е изд., стер. — М.: Академия, 2007. — 688 с.
