Архитектурный бетон

Архитектурный бетон (лат. Architectura от др.-греч. αρχι — старший, главный и др.-греч. τέκτων — строитель; фр. Béton, от лат. bitumen — минеральная смола, асфальт) — строительная смесь на основе цементно-песчаного состава с различными минеральными и неорганическими добавками. Архитектурный бетон несёт как опорную и конструктивную нагрузку, так и выполняет декоративно прикладную задачу, имеющую художественную и эстетическую ценность.

Словосочетания: «полимер бетон», «акрил бетон», «арт бетон», «художественный бетон», «декоративный бетон» являются синонимами понятия архитектурный бетон. Термин «архитектурный бетон» сформировался в профессиональной среде архитекторов для обозначения строительного материала, из которого можно создавать законченные архитектурные объекты[1].

Виды и назначение архитектурного бетона

Архитектурный бетон — высокотехнологичный строительный материал, открывающий большой спектр возможностей. Существует три основных направления применения бетона: для создания конструкций, объектов и оснований (монолитных, железобетонных и др.); использование бетона в декоративных целях, как материала для отделки уже готовых поверхностей; создание объёмных художественных объектов — третье направление объединяет конструктивные и декоративные свойства архитектурного бетона: форма объединена, по сути, с текстурой и фактурой.
Изменяя состав смеси, можно получить бетон с конструктивными или декоративными свойствами:

1. Преобладание конструктивных свойств бетона, для создания монолитных сооружений разных конфигураций с помощью опалубки (геометрический бетон);
2. Преобладание декоративных свойств смеси: бетон, используемый для отделки и декорирования готовых поверхностей (декоративный бетон);
3. Сочетание конструктивных и декоративных свойств, для создания объёмных художественно-декоративных изделий: скульптур, барельефов и дикого камня (скульптурный бетон)

Бетон, с преобладанием геометрических свойств, нашёл широкое применение в Германии, как материал решающий многие задачи строительной физики[2]; применяется в строительстве современных зданий, облицовке и создании новых фасадов, внутренней отделки и изменении формы помещений. Долговечность бетонных конструкций, высокопрочные структурные характеристики, разнообразные возможности конфигурации сделали архитектурный бетон наиболее востребованным материалом для возведения больших строительных объектов разнообразных геометрических форм, отливаемых при помощи опалубки[3].

Технологии декоративного бетона были запатентованы в США в 1960-е годы. Используется штампованный (stamped), напылённый (spraying) и цветной бетон для покрытий. Декоративные свойства бетона применяются для имитации натуральной каменной кладки (отделка внутренних и внешних стен). Характерной особенностью применения декоративного бетона является использование готовых резиновых и пластиковых форм с разными текстурами — матричная отделка. Для большей реалистичности поверхности натурального камня бетон окрашивается специальными красителями.

На территории России архитектурный бетон стал широко использоваться в строительстве для отливки монолитных стен, для отделки поверхностей, а также для создания объёмных художественно-декоративных изделий: скульптур, барельефов и имитации природного камня. Скульптурный бетон отличает ручной способ создания формы и текстуры поверхности. Такие изделия обладают эстетической выразительностью, являются авторской работой и несут художественную ценность — относятся к искусству[4] к предмету скульптуры[5].

Состав архитектурного бетона

В зависимости от поставленных задач, состав бетонной смеси можно менять благодаря применению различных добавок, которые либо увеличивают конструктивные свойства (устойчивость, прочность, гидрофобность и другие) либо улучшают декоративные качества (фактура, текстура).

Для придания пластичности смеси в неё включаются дополнительные химические, минеральные добавки, полимеры, пластификаторы. Для улучшения армирующих свойств добавляют известняки, вулканические туфы, гравий, песок. Для улучшения других параметров возможно использование отвердителей, регуляторов схватывания и твердения, антивоздухововлекающе, гидрофобизирующие, уплотняющие, расширяющие, улучшающие истираемость, увеличивающих морозостойкость и другие.

Для изменения фактуры и текстуры архитектурного бетона в состав смеси могут входить такие составляющие — граниты, мраморы, базальт, кварциты, слюда, частицы скальных пород (доломит). Искусственные заполнители: керамическая крошка, цветное стекло и т. д.[6]

Для получения цветных бетонов применяют белые, цветные пигменты. Наиболее часто используют минеральные пигменты, которые в большинстве своём являются оксидами или солями различных металлов. Есть различные органические пигменты и красители (анилиновые и другие), которые дают интенсивное окрашивание бетона при малом количестве введения. Для получения равномерной окраски бетона используют специальные добавки-выравниватели[7]. Все эти примеси: пигменты, выравниватели, натуральные и искусственные заполнители характерны только для декоративного вида бетона, так как их использование может негативно сказаться на основных конструктивных свойствах бетона. Для того чтобы не ухудшать прочностные характеристики бетонной смеси, архитекторы и скульпторы применяют поверхностно-проникающее окрашивание уже готовой формы.

Технические характеристики архитектурного бетона

Технические характеристики архитектурного бетона превосходят свойства обычного бетона:

• высокая сопротивляемость проникновению хлоридов
• высокая газонепроницаемость
• регулируемые показатели деформативности, в том числе компенсация усадки архитектурного бетона в возрасте 14—28 суток естественного твердения
• сравнительно небольшой удельный вес (позволяет этому материалу крепиться на лёгкие стены, не оказывая большой нагрузки на фундаменты)
• устойчивость к воздействию агрессивных сред (атмосферные осадки, перепад температур — 50 °С до + 50 °С и т. д.)
• устойчивость к ультрафиолетовым лучам
• высокая сопротивляемость давлению
• высокая противоударная прочность
• хороший коэффициент звукопоглощения
• пожаробезопасный материал[8]
• легко моющийся, не скользящий материал

Технические характеристики объектов, изготовленных из архитектурного бетона

№	Наименование показателей изделий	Ед. изм.	По требованиям ГОСТ 1760891	По факту
1	Класс (марочность) изделий: по прочности на сжатие	кг/см^2	В22,5—В30 (300—450)	В30 min 450
2	Класс по морозостойкости (в солях)	—	F 200	F 350
3	Водопоглощение	%	5	4,4
4	Истираемость (ГОСТ 13015.0)	г/см^3	0,9—0,7	0,2-0,3
5	Отклонение геометрических параметров: длина, ширина, толщина	мм мм	+ 5 + 5	+ 1 + 1
6	Цементно-водное отношение (ц/в)	%	45	17
7	Категория лицевой поверхности	—	КПЕ-КП3	КП1
8	Прочность через сутки в процессе естественного твердения	МПа		25—30

Технология изготовления архитектурных форм из бетона

Технологии изготовления форм из бетона существуют разные: вибрирование, ударное формирование[7], сухое/мокрое вибропрессование, фибробетон и другие, все они зависят от назначения, типа бетона и масштабов производства. Каждому виду архитектурного бетона присуща своя технология изготовления форм.

Геометрический бетон

• Монолитные стены. Отливка монолитных стен происходит посредством съемной опалубки, которая позволяет создавать различные криволинейные поверхности, широко используемые для создания архитектурных форм в современном строительстве. Процесс армирования и заливки бетона остаётся неизменным[7].

Декоративный бетон

• Изготовления печатного (штампованного) бетона. Подготовка основания, армирование и укладка бетона производится обычным способом. После того как поверхность бетона выровнена начинается его декоративная обработка. Для получения желаемого цвета на влажную поверхность бетона наносится цветной порошок-закрепитель и гидрофобный красящий порошок, который предотвращает прилипание бетона к штампам. После чего на ещё сырой бетон укладываются текстурные резиновые маты и аккуратно продавливаются с помощью ручной трамбовки — матричная отделка.

Скульптурный бетон

• Изготовление скульптурных объектов, дикого камня ручной работы. При создании крупных художественных архитектурных объектов для прочности сооружения сваривается железобетонный армированный каркас из геометрически неизменяемых форм в виде любой сложной конструкции, заданной художником, обтягивается сеткой, на которую наносят раствор архитектурного бетона. После того как бетон достигнет консистенции скульптурной глины или пластилина, скульптор вылепливает и вырезает необходимую форму и придаёт с помощью специальных инструментов (стека, нож, петля, т. д.) текстуру[9], создавая художественный объект. Технология изготовления форм скульптурного бетона объединяет положительные свойства технологий геометрического и декоративного бетонов и улучшает их: позволяя создавать любые художественные криволинейные формы и текстуры.

Благодаря технологии изготовления декоративные элементы, изготовленные из архитектурного бетона, позволяют размещать инженерные системы внутри своих железобетонных конструкций: в полостях прокладываются кабели, провода, трубы, воздуховоды вентиляции.

Способы обработки поверхности и защита архитектурного бетона

Архитектурный бетон становится декоративным после того, как бетонные поверхности прошли заключительный этап технологического процесса — определённую обработку. Кроме того обработка используется для защиты поверхности от внешних воздействий и агрессивных сред. Для этого могут применяться специальные способы консервации поверхности, например, флюатирование, гидрофобизация, пропитка полимером, обработка поверхности специальными составами, проникающими внутрь бетона и кольматирующими его поры и капилляры. Подобная обработка повышает стойкость бетона и обеспечивает сохранение внешнего вида его поверхности в течение длительного времени без специального ухода[7]. Способы обработки различны для каждого из видов бетона:

Промышленная обработка (геометрический)

• Шлифовка и полировка (grinding): сухая поверхность архитектурного бетона может быть не только отшлифована, но и дополнительно отполирована (это можно сравнить с одним из этапов технологического процесса изготовления мозаики, когда бетонная поверхность становится гладкой поверхностью отполированного гранита).
• Пескоструйная обработка: внешне похожа на эффект, который даёт подкисление — верхний поверхностный слой бетона размывается, создавая неровности фактуры.
• Другие способы обработки: воздействие на бетонную поверхность путём кислотно-щелочной реакции[3], обработка огнём, эпоксидное (защитное) покрытие и др.

Использование готовых форм (декоративный)

• Штампованные формы: на сырую поверхность изделия из архитектурного бетона накладываются специально изготовленные из пластмассы, резины и т. д. штампы, имитирующие различные рельефные формы и фактуры (камня, кирпича, сланца, булыжника, коры дерева, окаменелостей, ракушек и многого другого).
• К декоративным способам обработки также относятся: штампование по стяжке, полупрозрачное окрашивание и другие.

Художественная обработка (скульптурный)

• Механическая обработка застывшей бетонной поверхности: здесь применяются многие приспособления, известные при обработке природных каменных поверхностей (острые металлические инструменты, пики, кирки; специальный молоток).
• Гравировка: на поверхности архитектурного бетона с помощью таких инструментов, как углошлифовальные машины с алмазными режущими дисками и других инструментов, разработанных специально для резки по бетону, прорезываются контуры и канавки, которые имитируют плитку, камень-плитняк, геометрические фигуры, прямые или изогнутые линии, узоры.
• Скульптурный бетон: Создание формы происходит аналогичным образом, как при художественной лепке скульптурным (пластическим) способом — создание формы из целого куска, отсекая лишнее, используется скульптурная техника резьбы или комбинированная техника резьбы и лепки[10].
• Художественная окраска: поверхностно проникающее окрашивание готового художественно-декоративного объекта художником-скульптором, с применением воднодисперсных красок на основе полиакрилатов, при помощи различных художественных техник.

Защита поверхности

• Нанесение декоративного слоя покрытия
• Герметизация
• Водоотталкивающая обработка
• Грязе-, пыле- и жироотталкивающая обработка
• Защита от граффити
• Защита от прочих возможных воздействий внешних факторов окружающей среды

За скульптурными объектами из архитектурного бетона особый уход не требуется. В помещении обслуживание сводиться к удалению пыли с поверхности с помощью пылесоса, при необходимости можно мыть простой водой с мылом. Для удаления пыли и грязи возможно применение оборудования, предназначенного для мойки машин — простая вода под напором без применения химически активных добавок.

Атмосферные осадки — снег, вода — не могут нанести сколько-нибудь серьёзных повреждений любым объектам из архитектурного бетона.

Изделия из архитектурного бетона

Малые архитектурные формы (МАФы): лестницы, ограды, скульптуры, фонтаны, светильники наружного освещения (ландшафтные светильники), стенды для афиш и реклам, садово-парковые сооружения (беседки, ротонды, перголы, садово-парковая скульптура, вазоны, парковые скамьи и другую садовую мебель), некрупные формы мемориальной архитектуры (обелиски, мемориальные доски и мемориальные скамьи), городскую уличную мебель, урны, детские игровые комплексы; киоски, павильоны, торговые лотки, торговые автоматы, и т. д. МАФ могут подразделяться на декоративные и утилитарные, а по способу изготовления — на изготовленные по типовым проектам из типовых элементов и конструкций и на изготовленные по специально разработанным проектам.

См. также

• Бетон
• Железобетон
• Стойкость бетона
• Монолитное строительство
• Скульптура
• Декоративно-прикладное искусство
• Резьба по камню
• Лепка
• Малые архитектурные формы

Литература

• Краткий словарь по эстетике.
• Некрасова Н. А., Некрасов С. И., Садикова О. Г. Тематический философский словарь: Учебное пособие. — М.: МГУ ПС (МИИТ), 2008. — 164 с.
• Шильд Е. Строительная физика. — М.: Стройиздат, 1982.
• Корчагина О. А. Бетоны и строительные растворы. — Тамбов: Издательство ТГТУ, 2004.
• Левит С. Я. Энциклопедия «Культурология XX век». — СПб.: ООО «Алетейа», 1998. — (Университетская книга).
• Баженов Ю. М. Технология бетона. — 3-е изд.. — М.: Изд-во АСВ, 2003. — 500 с.
• Новиков И. В. Каменные и бетонные работы. — М.: Вече, 2006.
• Иванова И. Н. Рисование и лепка. — М.: Издательский центр «Академия», 2011.
• Соколов В. Н. Лепка фигуры. — М.: Издательство академии художеств СССР, 1962.
• Hessenberg K. Основы лепки = Sculpting Basics (англ.). — Quarto Publishing plc., 2005.

Примечания

1. Федеральный закон 169-ФЗ. Об архитектурной деятельности в Российской Федерации  (неопр.). Дата обращения: 11 декабря 2021. Архивировано 11 декабря 2021 года.
2. Beton.org  (неопр.). Дата обращения: 17 октября 2014. Архивировано 17 октября 2014 года.
3. Architekturpreis Beton 2014 (англ.). www.beton.org. Service der deutschen Zement- und Betonindustrie. Дата обращения: 3 августа 2016. Архивировано из оригинала 3 августа 2016 года.
4. Искусство // Культурология. XX век. Энциклопедия (рус.). — 1998.
5. Ваяние  (неопр.). Дата обращения: 2 июня 2022. Архивировано 7 апреля 2022 года.
6. Корчагина О. А. Бетоны и строительные растворы. — Тамбов: Издательство ТГТУ, 2004.
7. Баженов Ю. М. Технология бетона. — 3-е изд. — М.: АСВ, 2003. — 500 с.
8. Ein Baustoff mit guten Eigenschaften (англ.). www.leichtbeton.de. Service der deutschen Zement und Betonindustrie. Дата обращения: 11 декабря 2021. Архивировано 11 июля 2021 года.
9. Соколов В. Н. Лепка фигуры. — М.: Издательство Академии художеств СССР, 1962.
10. Хессенберг К. Скульптура для начинающих. — М.: Арт-родник, 2006. — ISBN 5-9561-0187-3.