Проверена временем

50 лет успешно противостоит стихиям Останкинская телебашня

Полвека назад — 5 ноября 1967 года — была принята в эксплуатацию первая очередь строительства Останкинской телебашни, которая с тех пор является одним из символов Москвы. До Останкинской башни все высотные сооружения строили только из металлоконструкций. Из металла построены, например, башни Эйфеля и Шухова, невыразительные однотипные небоскребы Нью-Йорка. Однако у высоток из металла есть существенные недостатки: высокая стоимость, низкая стойкость к огню и необходимость регулярного нанесения антикоррозионного покрытия. Поэтому впервые в мировой истории в 1963 году было решено построить самую большую к тому времени на Земле башню высотой 535 м, в основном, из бетона. Реализация этого замысла была связана с огромным риском и ответственностью, потому что предстояло решить проблемы, недоступные большинству инженеров во всем мире.

Гениальный отечественный конструктор, доктор технических наук Николай Васильевич Никитин сделал проект Останкинской телебашни, в которой ствол башни от фундамента до отметки +385,5 м — железобетонный. Для него требовалось создать особо морозостойкий, прочный и долговечный бетон, который противостоит морозу, солнцу, ветру, дождям и пожарам. Главным разработчиком такого бетона был выбран мой отец — заведующий лабораторий №10 ВНИПИ «Теплопроект», кандидат технических наук Борис Давидович Тринкер. В 1939 году он защитил диплом с отличием в МХТИ им. Д. И. Менделеева, в 1940-1945 воевал на фронтах Великой Отечественной войны, а с 1946 занимался строительством морских портов на Дальнем Востоке при критических отрицательных низких температурных условиях в зонах переменного уровня морской воды, то есть, при солевой агрессии. Одно из его важнейших изобретений — эффективные и надежные пластификаторы ССБ на основе многотоннажных отходов ЦБК, с применением которых в 1947-1952 годах было изготовлено более 2 млн кубометров специального гидротехнического бетона. Им были разработаны также технологии проектирования и подбора состава такого бетона и многостадийного контроля качества.

В основе проектирования бетона с применением пластификаторов типа ССБ — учение о влиянии водо-цементного отношения на плотность, прочность и долговечность цементного камня, обладающего равномерно-распределенной замкнутой структурой, полученной путем применения пластифицирующе-воздухововлекающих химических добавок. Немаловажно также создание плотного без пустот объемного строения заполнителей и применение отборных материалов, имеющих высокие физико-механические показатели. В совокупности все эти факторы и позволили надежно обеспечить первичную защиту от коррозии и максимально продлить безаварийный срок эксплуатации Останкинской телебашни. При этом надо отметить, что, если в нашей стране, начиная с 1948 года, химические добавки на основе лигносульфонатов с целью снижения водо-цементного отношения и получения долговечного и коррозионно-стойкого бетона изготавливались из многотоннажных отходов производств целлюлозно-бумажной, химической, биологической, металлургической и других отраслей промышленности, то есть, с улучшением экологии, то на Западе только начиная с 1974 года сделаны пластификаторы из нафталино-меламино-карбоксилатов и других очень дорогих компонентов.

Начав работы по проектированию бетона Останкинской башни, Б. Д. Тринкер первым делом пересмотрел все проектные требования к бетону, увеличив показатели по прочности в 2 раза, морозостойкости в 2,5 раза и водонепроницаемости. Из десятков вариантов были отобраны цементные заводы, карьеры песка и щебня, проверены химические анализы воды. Ведь все химико-минералогические показатели цемента, чистота и модуль крупности кварцевого песка, фракционирование и чистота гранитного щебня оказывают сильное влияние на долговечность бетона. Также была произведена полная подробная проверка бетонного завода, на котором предстояло изготавливать бетон для телебашни, проверено хранение заполнителей и цемента, точность дозирования, мероприятия зимнего бетонирования. Рассматривались проблемы транспорта, непрерывности подачи бетонной смеси, формования бетона в опалубке и качества подготовки рабочего шва бетонирования, отделки поверхности и ухода за твердеющим бетоном. Кроме того, были подготовлены варианты замены строительных материалов на другие при аварийных случаях, рассмотрены транспортные схемы подачи материалов от производителей на БСУ. Предстояло обеспечить непрерывный контроль качества строительных материалов, бетонной смеси и бетона, выдержку образцов бетона в условиях конструкции, замеры температур твердеющего бетона. Контроль каждой входящей на объект машины с бетоном и уход за твердеющим бетоном методом полива при положительных температурах были вменены в обязанности лаборантов.

Заранее предусмотрев очень высокие требования и все необходимые расчетные технологические мероприятия, часто неугодные торопливым и ретивым генподрядчикам и заказчикам, и значительно увеличив проектные марки бетона, тем самым Б. Д. Тринкер спас телебашню от катастрофы в 2000 году. Из учебников известно, что бетон на портландском цементе при температуре выше 300 градусов распадается на составляющие, арматура, расширяясь, неуправляемо деформируется и бетон рассыпается в прах. А Останкинская телебашня успешно выдержала пожар в течение двух суток с температурой 1000 градусов.

Возведение Останкинской телебашни стало генеральным испытанием и проверкой всей системы отечественного высотного строительства уникальных сооружений, которая в последующем успешно применялась при строительстве в СССР мировых гигантов: дымовых труб высотой 330-420 м, башенных градирен высотой 150 м на ГРЭС, ТЭЦ и АЭС. И в ХХI веке московской телебашне нет равных на Земле. Севернее 55 градусов северной широты нет ни одного сооружения на Земле выше башни в Останкино! Самые высокие башни в Канаде, Аравии и Китае расположены намного южнее к экватору, чем наша. Там значительно мягче климат — без резких колебаний температуры воздуха, низкотемпературного замораживания и ежесуточных переходов через 0 градусов. Эйфелеву башню в гораздо более теплом городе регулярно красят каждые 7-9 лет, применяя сотни тонн дорогих антикоррозионных материалов, а Останкинскую башню не красили никогда благодаря не поддающемуся коррозии бетону.

Долговечность бетона — одна из самых больших проблем строителей России, учитывая огромные размеры страны и многоликие климатические и сейсмические условия. Решению этой проблемы посвятили всю свою жизнь известные советские ученые ХХ века. Следует учесть, что в период строительства Останкинской башни наши ученые трудились во времена, когда предпочтение отдавалось отечественным разработкам в науке, технологиях и машиностроении. И это было оправдано, так как иностранцам, живущим в сравнительно мягких климатических условиях своих стран, неизвестны климатические условия и технологические режимы эксплуатации зданий и сооружений в нашей стране. Такой подход к выбору технологий надо использовать и впредь, что позволит в итоге значительно уменьшить стоимость строительства.

Кстати

Высота железобетонного ствола Останкинской телебашни — 385,5 м,
высота стальной антенны — 147,7 м,
диаметр опор-ног на нулевой отметке — 60 м,
наружный диаметр на высоте 63 м — 18 м,
диаметр железобетонного ствола на отметке 385,5 м — 8,2 м,
общий объем железобетона в фундаменте и стволе — 20 тыc. кубометров.

Кстати

Автор останкинского бетона Б. Д. Тринкер (1914-2004 гг.) оставил после себя богатое научное наследство: более 250 научно-практических публикаций в журналах, книги и 100 патентов.

Справочно

Результаты испытаний бетона ствола Останкинской телебашни показывают непрерывное увеличение прочноcти:
возраст 28 суток — 380-450 кг/кв. см
возраст 1 год — 450-500 кг/кв. см
возраст 5 лет — 550-650 кг/кв. см