Есть ли проблема у железобетона?

Бетон сам по себе является очень прочным строительным материалом. Великолепный Пантеон в Риме, крупнейший в мире неармированный бетонный купол, прекрасно сохранился за примерно 1,900 лет.

И, тем не менее, многие другие бетонные конструкции прошлого века - мосты, дороги и здания - рушатся. Многие бетонные строения этого века устареют раньше, чем он закончится.

При том, что древние постройки сохраняются столь долгое время, это может показаться интересным. Основное различие состоит в современном использовании стальных элементов жёсткости, называемых арматурой, внутри бетона. Сталь состоит в основном из железа, а одним из неотъемлемых свойств железа является то, что оно ржавеет. Из-за этого бетонные конструкции недолговечны, причём места повреждения трудно найти, а их ремонт обходится дорого.

Хотя ремонт может быть оправдан сохранением архитектурного наследия знаменитых зданий ХХ века, например, проектов Фрэнка Ллойда Райта (Frank Lloyd Wright), сомнительно, что это будет возможно или желательно для подавляющего большинства конструкций. Писатель Роберт Курланд (Robert Courland) в своей книге «Concrete Planet» (Бетонная планета) оценивает ремонт и восстановление бетонных объектов инфраструктуры только в Соединённых Штатах в триллионы долларов - которые должны будут заплатить будущие поколения.

Армирование бетона было новаторским прорывом XIX столетия. Стальные прутья увеличивают прочность, позволяя создавать длинные консольные конструкции, делать плиты тоньше, а их опоры менее мощными. Это ускоряет процесс строительства, потому что для заливки таких плит требуется меньше бетона.

Эти качества, выдвинутые на первый план настойчивой и подчас лживой рекламы бетонной отрасли в начале ХХ столетия, были причиной её огромной популярности.

Армированный бетон выигрывает по сравнению с более надёжными строительными технологиями, такими как стальной каркас или традиционные кирпичи или цементный раствор. Во всём мире он заменил низкоуглеродные варианты, чувствительные к условиям окружающей среды, такие как глинобитный и землебитный кирпич, применявшиеся на протяжении истории, которые также могут быть более долговечными.

В начале ХХ века инженеры считали, что конструкции из армированного железобетона будут служить долго - возможно, 1,000 лет. В реальности их срок службы равен 50-100 годам, а иногда и меньше.

Строительные нормы и правила обычно требуют, чтобы постройки могли использоваться несколько десятилетий, но разрушение может начаться уже через 10 лет.

Суть проста: закладка арматурных стержней снижает стоимость и вес установки железобетона но за счёт серьёзного ограничения срока службы этого бетона - от тысячелетий до, вероятно, сотни лет, а иногда и меньше. Сталь ржавеет. При этом она расширяется, вызывая то, что вы, наверное, видели, но не узнали: рак бетона.

(Источник)

Внутри каждой бетонной конструкции бетон тихо и незаметно разрушается из-за корродирующей стали.

Рассыпаются в пыль

Всё это означает, что буквально всё, что есть сегодня изготовленного из бетона, потребует замены в течение сотни лет после сооружения. Каждый мост, каждое здание, каждая дорога, всё.

Они просто гниют изнутри, тихо и неуклонно. Когда гниение заходит достаточно далеко, это приводит к так называемым «сколам», когда поверхность бетона выкрашивается, обнажая ржавую сталь внутри.

Заметив это однажды, вы будете видеть это повсюду:

Конечно, любые постройки будут разрушаться с течением времени и требуют ухода и обслуживания для продления их срока службы. Но проблема с армированным бетоном в том, что её крайне сложно исправить после заливки бетона, потому что повреждённые детали находятся внутри и доступ к ним затруднён. Так что почти всему, что было отлито из бетона в прошлом столетии, а также большей часть из того, что отливается сегодня, отведён очень короткий срок службы.

Почему это важно

Заглянем в будущее на несколько лет вперёд. Появятся сотни триллионов долларов мирового долга, ещё большие суммы необеспеченных обязательств, намного больше ископаемого топлива (как объяснил в недавнем подкасте Арт Берман (ArtBerman)) - и всё это будет конкурировать с крошащимися постройками из бетона, которые необходимо будет снести и заменить.

В этой статье делается вывод о том, что только в США потребуются триллионы долларов для замены бетонной инфраструктуры, а для всего мира эта цифра будет на порядок выше.

И мы не получаем больших дополнительных выгод от расходов на замену разрушающихся объектов инфраструктуры. Когда вы сносите мост и заменяете его, у вас есть мост, выполняющий функции моста. Конечно, на время вы занимаете некоторое число людей в процессе строительства и торговли промышленными товарами, но вы не получаете никакой добавленной стоимости. Это совсем не то же самое, что закладка нового моста в новом месте, чтобы обеспечить расширение экономической активности в новой географической зоне. Вы получите просто заменённый мост. Эквивалентный экономически нейтральный обмен, стоящий кучу денег..

Но главный вопрос, позволят ли все эти будущие потребности провести замену всех нынешних объектов инфраструктуры,  даже просто замену, не говоря уже о расширении?

Что если для выполнении этой задачи будет недостаточно энергоносителей, плюс необходимость питания, крова и защиты для людей?

Я убеждён, что мы пожалеем о краткосрочном мышлении - выборе низкой стоимости в ущерб долговечности. Кроме того, я утверждаю, что конкурирующие требования будущего не позволят нам заменить наши разрушающиеся объекты инфраструктуры аналогичными копиями.

Либо они не будут заменяться вовсе, потому что мы не можем себе этого позволить (см. Детройт), либо нам придётся стерпеть и начать устанавливать действительно долговечные конструкции, которые не будут разорваны на части изнутри в ближайшие несколько десятилетий. Их строительство обойдётся куда дороже.

Заключение

Надеюсь, я открыл вам глаза на безумие построения нашего общества на фундаменте, имеющем очень ограниченный срок службы.

Железобетонные конструкции вокруг нас рушатся, это сразу становится очевидным, когда вы начинаете искать это сами. В большинстве случаев причина заключается не в плохих строительных технологиях, а просто в химических процессах и в решении использовать сталь в качестве армирующего материала. Лучшая в мире строительная компания всё равно в конце концов обнаружит, что все её усилия рано или поздно заканчиваются «раком бетона». 

Есть некоторые новые методы замедления или смягчения этого процесса, но они не всегда используются. По моим наблюдениям, чаще всего они просто не применяются. Сталь закладывается, как правило, уже с появившейся на ней ржавчиной, и затем на неё заливается бетон. И готово.

Это разовое мышление основано на ложной предпосылке, будто у нас всегда будет достаточно энергоносителей для использования. Расточительные технологии не представляют проблемы, если у вас всегда есть доступ к имеющимся в изобилии энергоносителям. В ином случае (то есть в нашем случае) это приводит к трагедии.

Возможно, эта трагедия произойдёт через много лет в будущем. Но её неизбежность гарантирована.

Если бы мы определённо думали об этом, мы бы не закладывали фундамент ветрогенератора, используя  армированный бетон. Мы бы делали для них фундамент, рассчитанный на века, так как вероятно, мы инвестируем в ветроэнергетику очень надолго.

Ведь есть ужасная ирония в ставке на будущее и инвестициях «в ветер» при основании из армированного бетона, который по определению предназначен для короткого, разового использования?

Это говорит о том, насколько мы несерьёзны. И насколько далеки наши действия от честности в отношении даже предпосылок устойчивого развития.

Затруднения, с которыми сталкивается мир - от $200 трлн долгов до нашего нездорового пристрастия к ископаемому топливу, до наших перегруженных экосистем – все они требуют незамедлительной реакции и принятия трудных решений и компромиссов.

Однако, наши мировые лидеры, кажется, всегда стараются тянуть время сколько возможно. Мы постоянно выбираем краткосрочное мышление и отдаем приоритет исполнению ближайших целей, но не принимаем верных мер для будущего. Будущие поколения уничтожаются эгоистически настроенными политиками.

Я не устаю повторять: мы просто не справимся, если не приложим куда более серьёзных усилий, чем сегодня. Да, это чудесно, что Elon Musk (Элон Маск) делает сексуальные электромобили; но даже одна минута с бумагой, карандашом и статистикой потребления энергоносителей транспортными средствами показывает, огромный разрыв между тем, где мы находимся и тем, где мы должны находиться.

Большинство не будет тратить время на это; вот почему я продолжаю это делать.

Например, многие люди лениво отмахиваются от статистики ветровой электроэнергии и не беспокоятся о том, является ли она жизнеспособной. Или интересуются только тем, насколько огромные усилия нужны для достижения реальных целей устойчивого развития.

В предыдущем дополнении к этой статье я цитировал исследование, установившее, что только для удовлетворения целей по ветровой энергетике, поставленных недавним Парижским соглашением, к 2028 году мир должен сделать огромный сдвиг от 37 устанавливаемых в день ветровых вышек к 1,300.

Возможно ли это? Возможно. Но только при маниакальном стремлении добиться этого. Но в этом всё и дело: мир надеется, что каким-то образом «рынок» вовремя поставит ветровые мощности в достаточном количестве. Учитывая состояние мировой финансовой системы - свыше $200 трлн долга - реальны ли наши надежды?

Но оставляя в стороне экономические и политические стороны этой проблемы, я сосредоточусь на более практическом вопросе инвестиций в энергетику, необходимых для построения новой энергетической инфраструктуры, не говоря уже о долговечности и надёжности компонентов, которые мы будем устанавливать.

Это замедленное видео установки единственного ветрогенератора всегда меня завораживало. Техника удивительная.

Вот краткое содержание для тех, кому сейчас некогда смотреть этот строительный процесс:

Дизель, дизель, дизель, железобетон, дизель, бензин, дизель. То есть, для установки такого ветрогенератора требуется огромное количество ископаемого топлива.

Чтобы понять дальнейшее, посмотрите с отметки 45 секунд до 1 минуты. Вы видите 43500 кг арматурной стали и 53 грузовика с цементом для заливки фундамента ветряной башни.

И то, что не видно, но играет важную роль: железобетон. Если пирамида является убедительным свидетельством надёжности и долгосрочного мышления древних египтян, то железобетон представляет собой обратное - проявление краткосрочного мышления и принципа разового использования.

В этой статье прекрасно изложено то, что я имею в виду:

http://goldenfront.ru/articles/view/nashe-budushee-bukvalno-razrushaetsy...