Инженерные байки. Хорошо забытое старое

            И пришли надзиратели сынов Израилевых и возопили к фараону, говоря:
            «Для чего ты так поступаешь с рабами твоими? Соломы не дают рабам
            твоим; а кирпичи, говорят нам, делайте. И вот рабов твоих бьют; грех
            народу твоему».
                Библия, Исход, глава 5.

С самых древних библейских времен люди всегда использовали те или иные композитные материалы. Всем хорошо известны саманные постройки, где глина смешана с соломой. Древние инки и майя добавляли в свою керамику растительные волокна, и везде цель была одна — предупредить  растрескивание глины при быстром высыхании на солнце. В средние века строители привыкли добавлять немного волоса в штукатурку. Введение небольшого количества гибких волокон в жесткую, хрупкую матрицу помимо борьбы с усадкой также существенно повышало прочность и вязкость.

И вот в 20-м веке появился новый материал на основе бетонной матрицы — фибробетон, где в качестве волокон можно использовать сталь, стекло, базальт, полипропилен. Еще в 1909 г. в России инженер В.П.Некрасов запатентовал композитный материал из бетона с добавленными в замес короткими отрезками тонкой проволоки. Но широкий интерес к фибробетону возник лишь через полвека, причем сначала добавление фибры рассматривали только как средство улучшения характеристик бетона в традиционном железобетоне.

Мне тоже довелось покрутиться немного в этом деле. А произошло все на заводе ЖБК Волгоградгидростроя. Студентом я два года работал там на практике -  сперва бетонщиком,  потом сменным мастером. А через пару лет уже в командировке познакомился с новым главным инженером завода  Д.Г.Ярошенко, и он рассказал мне о своих опытах. Например, в стандартной железобетонной колоне расход металла около 100 кг на куб бетона. Если вместо традиционной арматуры использовать такое же количество стали в виде лапши из нарубленной вязальной проволоки, добавленной в бетон, разрушающая нагрузка почти вдвое возрастает. Аналогичные опыты со стандартной тавровой балкой дали похожий результат, причем балка продолжала нести нагрузку даже при раскрытии трещин в палец шириной.

Меня это очень заинтересовало, поэтому я решил параллельно с нашими работами по испытаниям затворов поучаствовать в этих изысканиях на заводе ЖБК. Мы начали экспериментировать с разными образцами. Стандартный кубик, в который была добавлена та самая проволочная лапша, не удавалось раздавить, не хватало мощности лабораторного пресса. Только после многих циклов нагружения и разгрузки удалось его разрушить. Бетон весь растрескался, высота образца с 10 см уменьшилась до 6 см, но весь  пронизанный стальной фиброй образец продолжал сопротивляться, т.е. вместо хрупкого разрушения мы получили пластичное. После этого мы варьировали длину проволочных отрезков, исследуя прочность на сжатие и растяжение. Как и ожидалось, увеличение длины фибры повышало прочность материала, пока слишком большая длина не начинала мешать перемешиванию.

Тут у меня возникло желание проконсультироваться со специалистами. Среди патриархов-бетонщиков меня привлекал проф. Г.Д.Цискрели из ТНИСГЭИ, сторонник дисперсного армирования, я знал много его работ. Суть сводилась к тому, что любой арматурный пруток благодаря сцеплению вовлекает в работу некоторую зону окружающего бетона, увеличивая его растяжимость. Поэтому при одной и той же суммарной площади поперечного сечения арматуры много тонких стержней лучше, чем мало толстых. Дисперсное армирование отдаляет момент трещинообразования, уменьшает расстояния между трещинами и их раскрытие. В нашем случае армирование было тоже дисперсным, но фибра не ориентирована строго, как в железобетонных конструкциях, а располагается хаотично.

Как раз в это время у нас образовался вынужденный простой в работе с затворами, и я получил из Москвы разрешение выехать на три дня в Тбилиси. Встреча с профессором была приятной, но мало что дала. Он подтвердил, что наши эксперименты весьма интересны и пожелал успехов. Но не дал никаких профессиональных советов, зато подсказал, что следует посмотреть в Тбилиси. Уже этим поездка была замечательной, а на обратном пути в связи с транспортными проблемами мне даже удалось один день провести еще в одном интересном городе - в Баку.

Результаты наших экспериментов мы с Д.Г.Ярошенко опубликовали в журнале «Бетон и железобетон». После этого я навсегда распрощался с этим материалом и в дальнейшем имел дело только с металлами. Однако за информацией продолжал следить. И лишь лет через двадцать пять в журнале «Энергетическое строительство» нашел целую подборку статей о применении сборных элементов из фибробетона при строительстве электростанций. К сожалению, отсутствие частной инициативы в СССР всегда приводило к тому, что от исследований до промышленного внедрения проходило 20-30 лет, так же это случилось и с фибробетоном. Мы лет на 30 отстали от японцев, которые уже давно применяли фибробетон в облицовках тоннелей, в дорожных покрытиях, в гидротехнических сооружениях. Отстали   от США, Канады и многих стран Европы. В Бельгии, например, уже с 70-х годов поставляли на рынок, как товар, фибру из стали и полипропилена. Во многих областях строительства фибробетон стал альтернативой традиционному железобетону.

А наибольшее удовольствие я получил в конце 20-го века, увидев в новых отечественных нормах проектирования банков прямое указание о том, что стены, полы и перекрытия депозитариев следует выполнять из сталефибробетона, так как этот материал лучше других сопротивляется разрушению и поэтому хорошо защищает хранилище ценностей от проникновения взломщиков.