Срок службы туннелей сегодня рассчитан как минимум на сто лет, а в случае базового Бреннерского туннеля он составляет даже 200 лет.

«Однако срок службы в настоящее время рассчитывается на основе теоретических показателей и эмпирических значений. Условия окружающей среды, такие как химически агрессивные грунтовые воды, например, могут привести к дорогостоящим мероприятиям по техническому обслуживанию раньше, чем ожидалось», – говорит Флориан. Миттермайер, научный сотрудник Института технологии и испытаний строительных материалов Технологического университета Граца.

Одной из наиболее важных вспомогательных мер при строительстве туннелей является использование торкретбетона, также известного как напыленный бетон. В этом случае бетон наносится через форсунку и, в зависимости от требований, используются добавки. Конструкции смесей для торкретбетона до сих пор основывались на опыте и практических знаниях. Результаты исследовательского проекта теперь должны предоставить базовые данные для точных и индивидуальных прочных смесей.

Чтобы выяснить, как различные составы торкретбетона взаимодействуют с окружающей средой, какие составы лучше всего подходят для каких воздействий окружающей среды и какое влияние добавки оказывают на долговечность и удобоукладываемость, Миттермайер объединил усилия вместе с Вольфгангом Кустерле из Лаборатории бетона OTH (Регенсбург) и Австрийского общества строительных технологий (ÖBV).

«В течение четырех лет мы полностью исследовали процесс во многих лабораторных и крупномасштабных испытаниях и обеспечивали научную поддержку на различных площадках строительства туннелей», – объясняет Миттермайр. Исследователи смогли понять, как в идеале следует обрабатывать торкретбетон и как должны применяться вяжущие быть составленным для достижения особенно высокой прочности.

Один из основных выводов заключается в том, что торкретбетон может быть более прочным, если цемент, дополнительные вяжущие материалы, добавки и заполнители лучше соответствуют требованиям. Даже небольшие отклонения в количестве могут снизить желаемый эффект.

В ходе исследований было доказано, что гранулированный доменный шлак  в сочетании с другими дополнительными вяжущими материалами  является эффективным способом повышения устойчивости к сульфатной атаке. Сульфат-ионы (обычно вызываемые растворением гипса) могут присутствовать в почве или грунтовых водах и приводить к деформациям и впоследствии к трещинам в бетоне. Дополнительные вяжущие материалы, такие как метакаолин или сидерит из Штирийского Эрцберга, помогают снизить влияние торкретбетона в агломерационные образования в дренажной системе. В данном контексте спекание относится к процессу осаждения карбоната кальция в дренажных трубах туннелей. Это может привести к засорению дренажной системы и, следовательно, является частой причиной закрытия туннелей из-за работ по техническому обслуживанию.

Кроме того, даже небольшая добавка ультратонкого известнякового порошка может значительно повысить начальную прочность торкретбетона. Этот эффект позволяет использовать такие добавки, как гранулированный доменный шлак, метакаолин или сидерит, в больших количествах, чем это возможно в настоящее время, что делает торкретбетон не только более долговечным, но и более экологичным.

Важные вопросы для прочного и устойчивого торкретбетона, касающиеся составляющих материалов и смесей и их взаимодействия с окружающей средой, удалось прояснить и расшифровать, и теперь партнеры по проекту готовят подробные результаты для практического применения.

«Еще одна веха с точки зрения устойчивости –  мы особенно рады этому. Увеличенный срок службы означает, что туннели теперь можно обслуживать с более длительными интервалами, затраты на техническое обслуживание сокращаются для оператора, а для автомобилистов это означает меньшую загруженность дорог. Впечатляет и то, что исследовательское рвение университетов, которое помогает позиционировать наш строительный материал все больше и больше как экологически чистый материал с точными и индивидуальными рецептурами», – объясняет Себастьян Спаун, управляющий директор Австрийской ассоциации цементной промышленности (VÖZ), другой важный партнер в консорциуме.

По мнению Михаэля Паузера, управляющего директора Австрийского общества строительных технологий (ÖBV), «исследовательский проект ÖBV-FFG является еще одним доказательством того, что эти недавно исследованные и уже испытанные на практике бетонные составы вносят дополнительный вклад в достижение целей защиты климата. Сотрудничество между университетами, клиентами и производителями строительных материалов гарантирует, что исследования будут ориентированы на практику, а их результаты будут включены в директивы по торкретированию Австрийского общества строительных технологий, известные за пределами Австрии ».

Еще один важный вывод проекта – это влияние технологии нанесения торкретбетона. Любые открытые вопросы и связанные с этим возможности для улучшения должны быть исследованы в новом исследовательском проекте и разработаны соответствующие предложения по улучшению.

Источник: phys.org