BETON W BUDOWNICTWIE OCHRONNYM
Debata publiczna na temat wpływu betonu na środowisko trwa. Czy jednak w obecnej sytuacji geopolitycznej – m.in. wobec wojny za wschodnią granicą – mamy wybór? Czy istnieje inny materiał, równie popularny i łatwo dostępny, którego można użyć do budowy obiektów ochronnych oraz miejsc doraźnego schronienia? Wydaje się, że pod tym względem nic się nie zmieniło od ponad stu lat.
W dyskusjach powracają postulaty zastąpienia betonu alternatywnymi materiałami czy technologiami lub choćby minimalizacji zakresu jego stosowania. Równocześnie producenci cementu dążą do zmniejszenia jego emisyjności, a wytwórcy betonu – do ograniczenia jego wpływu na środowisko poprzez zwiększenie użycia kruszyw recyklingowych. Niestety niepokoje wojenne w wielu rejonach świata, również w naszym najbliższym otoczeniu, nie sprzyjają osiąganiu celów środowiskowych. Coraz więcej mówi się okonieczności wznoszenia obiektów ochronnych – w różnej zresztąformule.
O godnym uwagi rozwiązaniu usłyszeliśmy po wybuchu wojny w Zatoce Perskiej. Reporter z Dubaju w Zjednoczonych Emiratach Arabskich jako miejsca ochrony ludności w trakcie ataków rakietowych i dronowych wskazał trzony budynków. Są one zaprojektowane tak, aby osłonić zgromadzone tam osoby przed skutkami wybuchów, a także umożliwić sprawną ewakuację już po ataku. A jak sytuacja wygląda u nas?
Bez powtórki z historii
Rozwój obiektów takich jak schrony ma zwykle miejsce, gdy społeczeństwo zaczyna odczuwać zagrożenie. Tak było przed drugą wojną światową, gdy – opierając się na doświadczeniach innych krajów – również w Polsce zaczęto budować tego typu obiekty. Jednak jak w 1936 r. pisał autor artykułu pt. Zastosowanie żelbetu do budowy schronów przeciwlotniczych, Polska nie poszła za światową tendencją i zamiast tworzyć schrony przeciwlotnicze, skupiła się na schronach przeciwgazowych.
Podobną historię mają w Polsce schrony przeciwatomowe, które zaczęły powstawać po II wojnie światowej. Ani w okresie PRL-u nie poszliśmy śladem Moskwy, ani później za przykładem Amerykanów i nie rozwijaliśmy obiektów z odpowiednimi zabezpieczeniami, które mogłyby przejąć funkcje obiektów ochronnych w przypadku ataków konwencjonalnych. Taką funkcję mogą pełnić jedynie pierwsze stacje warszawskiego metra – między Kabatami a Racławicką – ponieważ zostały wyposażone w odpowiednie śluzy.
W rezultacie mamy niewielką liczbę historycznych schronów przeciw atakom konwencjonalnym oraz atomowym. Od długiego czasu brakowało nam odpowiedniej strategii rozwoju tego typu obiektów. Pod tym względem daleko nam np. do Szwajcarów, którzy mają schrony dla prawie całej populacji, czy też do Szwedów, posiadających ponad 65 tys. takich obiektów, zdolnych pomieścić około 7 mln osób.
O tym trzeba mówić
Na niski poziom zainteresowania technologią związaną z obiektami ochronnymi wydaje się wskazywać fakt, że na największej konferencji dotyczącej betonu zarówno w 2023 r., jak i w 2025 r. tylko dwa wystąpienia poświęcono betonom pochłaniającym pociski [3] i betonom odpornym na obciążenia balistyczne. Dla porównania: wygłoszono blisko czterdzieści referatów na temat redukcji emisji dwutlenku węgla i wykorzystania materiałów recyklingowych.
Czy to dowód, że środowisko budowlane w Polsce nie jest zainteresowane rozwojem obronności? A może należy założyć, że prowadzone badania zostały utajnione, a do wiadomości publicznej docierają tylko strzępki informacji – i to te, które zostały uznane za mniej istotne dla bezpieczeństwa kraju?
Kilkanaście lat temu w jednym
z centrów technologiczno-rozwojowych znanego producenta cementu i betonu prowadzono badania nad betonami odpornymi na obciążenia balistyczne. Testowano wtedy wpływ włókien na zwiększenie odporności betonu na przebicie pociskami. Do badania wykorzystywano nienormową metodę swobodnego spadku kuli stalowej na beton, co pozwala w pewnym zakresie odtworzyć rzeczywiste obciążenie dynamiczne pociskami bądź też odłamkami.
Dziś, po blisko dwudziestu latach, niektóre ośrodki w Polsce zaczynają dopiero początkowe etapy prac nad tego typu badaniami. A wydawałoby się, że po czterech latach od wybuchu wojny za wschodnią granicą temat zastosowania betonu zarówno w obiektach wojskowych, jak i w budownictwie obronnym powinien być jeśli nie dominujący, to przynajmniej znaczący!
Pomimo niewielkiej liczby dostępnych publicznie badań schematy wpływu uderzającego pocisku czy też odłamku na beton można znaleźć w publikacjach naukowych. Warto jednak zwrócić uwagę na problem zabezpieczenia betonem miejsc ochrony ludności. Jest to ważne również ze względu na wprowadzenie 1 stycznia 2025 r. ustawy o ochronie ludności i obronie cywilnej, która po latach zaniedbań na nowo wprowadziła zagadnienie ochrony ludności w krąg kluczowych aspektów bezpieczeństwa. Wydaje się, że fakt ten stanie się game changerem, punktem zwrotnym w rozwoju technologii betonu związanej z obronnością.
Jak chroni tarcza z betonu
Podstawową rolą osłony z betonu jest zabezpieczenie przed bezpośrednim trafieniem człowieka kulą lub odłamkiem pocisku. Duży nacisk przy projektowaniu tego typu osłon trzeba będzie położyć na efekt zapobieżenia perforacji, czyli całkowitemu przejściu pocisku lub odłamka przez osłonę. Ten aspekt sprawy wydaje się dość prosty, gdyż istnieje możliwość zwiększenia zarówno wytrzymałości, jak i grubości betonu.
Istotniejszym i znacznie trudniejszym zagadnieniem jest odpowiednie opracowanie właściwości betonu, tak by nie następowało odspajanie się fragmentów betonu w postaci pękania stożkowego (naprężenia ścinające wywołane uderzeniem powodują oderwanie fragmentu w kształcie stożka [2]) lub tzw. scabbingu (gwałtowne oderwanie masy materiału w tylnej powierzchni osłony [2]) przy cienkich osłonach. To właśnie oddzielające się części betonu są najczęściej przyczyną ran u osób zgromadzonych wewnątrz obiektów ochronnych. Stąd konieczność stosowania włókien, których zadaniem jest spajanie betonu nawet po jego uszkodzeniu oraz minimalizowanie jego zarysowania.
Drugi obszar, w którym niezbędny będzie rozwój technologii betonu w przypadku obiektów ochronnych, dotyczy minimalizacji tzw. rykoszetowania. Pociski lub odłamki – wpadające do środka pomieszczenia w wyniku perforacji osłony lub bezpośredniego trafienia w otwór – po zderzeniu z twardym betonem ulegają odbiciu, i to nawet kilkukrotnemu, co może prowadzić do zranienia wielu osób. Stąd konieczność wyeliminowania tego zjawiska. Prace nad betonem powinny więc przebiegać dwukierunkowo. Z jednej strony właściwości betonu powinny skutecznie przeciwdziałać przebiciu przez pocisk czy odłamek, z drugiej zaś – rykoszetowaniu.
Oczywiście odpowiedni beton to jeszcze nie wszystko. Do stworzenia obiektu ochronnego niezbędne jest odpowiednie opracowanie konstrukcji zarówno pod względem architektonicznym, jak i konstrukcyjnym, a także właściwe umiejscowienie oraz wyposażenie. Już dziś w środowisku pojawiają się głosy, że technolodzy, architekci, konstruktorzy i samorządowcy mają trudności z właściwą interpretacją przepisów. Wszyscy zaczynamy uczyć się tego, jak zapewnić bezpieczeństwo sobie oraz społeczeństwu. Przyzwyczailiśmy się do życia w dobie wzrostu gospodarczego i budowania obiektów z wielkimi przeszkleniami, a zapomnieliśmy o słowach Wegecjusza: Si vis pacem, para bellum („Chcesz pokoju, szykuj się do wojny”) – i to w każdym aspekcie życia, również w technologii betonu.
Bibliografia
[1]Biesiekierski K., Zastosowanie żelbetu do budowyschronów przeciwlotniczych, „Przegląd Wojskowo-Techniczny”, marzec 1936, dział „Saper”.
[2]Pawłowski J., Piotrowski T., Kepniak M., Fikus B.,Surma Z., Paszkowski R., Wojciechowski S., Betony nowej generacji odporne na obciążenie balistyczne, Konferencja „Dni Betonu”, Wisła 2025.
[3] Katzer J., Beton pochłaniający pociski i odłamki jako element zwiększenia bezpieczeństwa obiektów użyteczności publicznej, Konferencja „Dni Betonu”, Wisła 2023.
Archiwum: Krzysztof Kuniczuk
