JOOST WALRAVEN – BETON CZYNI KREATYWNYM
Inżynier budownictwa -ten zawód pozwala być ważną osobą w procesie tworzenia i udoskonalania infrastruktury. Inżynierowie budownictwa stają często przed wyzwaniami, które są bardzo ważne zarówno dla społeczeństwa.
Z prof. Joost Walravenem z Uniwersytetu w Delft rozmawiał Grzegorz Przepiórka.
Grzegorz Przepiórka: Panie profesorze, całe zawodowe życie poświęcił Pan badaniu betonu. Co w tej pracy i w samym betonie jest dla Pana wciąż fascynujące?
Joost Walraven: Dla mnie najbardziej fascynujące jest to, że można projektować beton, udoskonalać jego właściwości, na przykład podnosić wytrzymałość lub uzyskać beton o normalnej wytrzymałości z bardzo niską zawartością cementu. Ale to nie wszystko. Pasjonująca jest również praca nad nowymi typami konstrukcji betonowych o określonych wymaganiach. Beton wymaga kreatywności i zarazem daje możliwość bycia kreatywnym.
G.P.: Czy to wystarczy, by osiągnąć satysfakcję w tym zawodzie? Gdyby na przykład miał Pan zachęcić młodych ludzi do wybrania podobnej drogi, to jakich jeszcze argumentów by Pan użył?
J.W.: Istotny, jeśli nie kluczowy, jest z pewnością też aspekt społeczny tego zawodu. Inżynierowie budownictwa stają często przed wyzwaniami, które są bardzo ważne zarówno dla społeczeństwa, jak i dla ogólnego rozwoju naszego zawodu. Satysfakcjonujące jest oglądać, jak z budowli o najwyższym standardzie, w której projektowaniu braliśmy udział, korzysta wielu ludzi. Krótko mówiąc, ten zawód pozwala być ważną osobą w procesie tworzenia i udoskonalania infrastruktury. Dodałbym do tego jeszcze współpracę z różnymi uczestnikami procesu inwestycyjnego. Przyjemnie jest dochodzić do wspólnej koncepcji.
G.P.: Proszę podać jakiś przykład. Jakie zadanie, w którego realizacji Pan ostatnio uczestniczył, przysłużyło się ogólnemu rozwojowi?
J.W.: Zostaliśmy jako Uniwersytet w Delft poproszeni przez Ministerstwo Infrastruktury o doradztwo. Rzecz dotyczyła mostów, których w Holandii jest około 3600. Obiekty testarzeją się, a obciążenia ruchu są większe niż kiedyś. Ministerstwo po weryfikacji projektów stwierdziło, że większość z nich nie jest wystarczająco bezpieczna. Pojawił się szereg pytań. Czy należy zdemontować wszystkie mosty w kraju i wybudować nowe? A może wyremontować? Krótko mówiąc, co robić? Wiedzieliśmy, że zasady projektowania są przeważnie nieco uproszczone. Ale jeśli dysponuje się zbyt prostymi modelami, zawsze nie doszacowujesz nośności. Co więcej, mosty te mają sześćdziesiąt lat i zostały wybudowane z betonu o klasie wytrzymałości C25. I jeśli zmierzy się wytrzymałość rdzenia betonowego teraz, to wyniesie ona C75, C85, tak więc zwiększono tę wytrzymałość. Poprosiliśmy rząd, aby dał nam dwa lata na rozbudowanie bardziej realistycznych modeli do oceny rzeczywistej nośności, w tym wszystkich rezerw tych betonowych mostów. Finalnie udało nam się udowodnić, że prawie wszystkie mosty są bezpieczne. Pozwoliło to uniknąć miliardów euro wydanych na remonty.
G.P.: A jakie było Pana pierwsze duże osiągnięcie badawcze?
J.W.: Zrobiłem doktorat z zakresu, którym nikt na tamten moment wcześniej się nie zajmował. Moja praca dotyczyła tego, co dzieje się z rysami, pęknięciami w betonie przy obciążeniu ścinającym. Okazuje się, że dziś jest ona podstawowym elementem wielu teorii dotyczących projektowania konstrukcji, nośności na ścinanie.
G.P.: Na jakim etapie postępu jesteśmy, jeśli chodzi o beton? I w jakim kierunku zmierzamy?
J.W.: Obecnie potrafimy komponować beton w taki sposób, by uzyskać konkretne właściwości. Jeśli spojrzy się w kodeks budowlany, to jasne staje się, że do tej pory wszystkie właściwości, takie jak pełzanie, skurcz i tak dalej – one zależą od wytrzymałości betonu na ściskanie, co jest bardzo prostą zależnością. Obecnie widzimy, że można na przykład znacznie zwiększyć trwałość, stosując odpowiednie materiały, tak żeby uzyskać tę samą wytrzymałość, ale na przykład znacznie lepszą odporność na wnikanie chlorków. Tak więc w przypadku konstrukcji na otwartym morzu nie trzeba stosować betonów o najwyższej wytrzymałości, ale o najlepiej skomponowanym składzie. Dzisiaj mamy tak wiele pomysłów, koncepcji w tym obszarze, że będziemy w stanie opracować coś, co można nazwać betonem do określonych celów czy betonem szytym na miarę.
Sądzę, że w ciągu następnych dziesięciu lat uda się jeszcze bardziej udoskonalić beton jako materiał, tak że będziemy w stanie stworzyć, na przykład, beton samozagęszczalny o wysokiej odporności na siarczany. Będziemy nie tylko projektować konstrukcje betonowe, ale i sam beton. Przy obecnej technologii będziemy obserwować znaczące innowacje w tym obszarze.
G.P.: Czy ma Pan swój ulubiony rodzaj betonu?
J.W.: Tak, bardzo lubię wzmacniany włóknem beton ultrawysokiej wytrzymałości. Ma wytrzymałość 200 MPa i jest bardzo plastyczny. Pamiętam, że kiedy był jeszcze opracowywany w laboratorium, ludzie przychodzili i mówili: „To są typowe rozważania uniwersyteckie, dobre tylko w teorii. Nie ma szansy na sukces, ponieważ taki beton będzie za drogi”. A potem okazało się, że ludzie zaczęli myśleć o tym w inny sposób. Mówili: „Dobrze, beton ten jest cztery razy droższy niż beton C – C30 czy C40, ale jak budujesz, potrzebujesz go tylko w 35% objętości. Możemy budować znacznie szybciej, napotykając mniej przeszkód, jednocześnie cząsteczki tego materiału są bardziej smukłe i mają wyższą wartość architektoniczną. Wreszcie ten materiał jest bardziej trwały. Tak więc naprawdę ma potencjał. Materiał, który postrzegano jako akademicki, obecnie ma zastosowanie w wielu konstrukcjach.
G.P.: Jaka realizacja z zastosowaniem tego rodzaju betonu może Pana zdaniem uchodzić za najbardziej referencyjną?
J.W.: Najlepszym i największym dotychczas przykładem zastosowania tego betonu jest lotnisko Haneda w Japonii. W Tokio nie było miejsca na kolejne lotnisko, a istniało zapotrzebowanie na większą przepustowość. Wybudowano więc platformę na morzu o powierzchni 200 tysięcy metrów kwadratowych, na której mogą lądować samoloty. Problem polegał na tym, że pale fundamentowe pod platformą miały mieć długość 70 m, podczas gdy ich górne 20 metrów musiało być chronione przed wpływem środowiska morskiego przy użyciu drogich stalowych rur. Następnie zdecydowano się na budowę platformy za pomocą bardzo wysokiej wytrzymałości betonu włóknistego. W rezultacie ciężar platformy został zredukowany do 50%, dzięki czemu można było użyć o połowę pali fundamentowych mniej. Okazało się, że rozwiązanie to było nie tylko najbardziej ekonomiczne, ale również bardzo korzystne ze względu na dużą trwałość i odpowiednie niskie koszty utrzymania. Tak więc użycie droższego materiału o wysokiej wydajności UHPC (ang. Ultra High Performance Concrete) na pokładzie doprowadziło do obniżenia całkowitych kosztów projektu.
G.P.: Pomimo przejścia na emeryturę w 2012 r. nadal jest Pan bardzo aktywny. Nad czym Pan obecnie pracuje?
J.W.: Zajmuję się głównie doradztwem. Około 50% mojego czasu poświęcam nowym problemom związanym z trzęsieniami ziemi w Holandii, reszta to opracowywanie nowych teorii.
G.P.: Trzęsieniami ziemi?
J.W.: Na północy Holandii mamy obecnie do czynienia z trzęsieniami ziemi, pomimo że nie jest to region tradycyjnie zagrożony sejsmicznie. Ruchy są spowodowane wydobyciem gazu ziemnego z głębszych warstw gleby. Duże złoża tego gazu są przechowywane w warstwie piaskowca o grubości 200 m na głębokości 3 km. Redukcja objętości warstwy piaskowca prowadzi do wstrząsów na powierzchni. Mieszkańcy tamtych terenów nie czują się bezpiecznie w swoich domach, w których pojawiają się pęknięcia. Obwiniają rząd i firmy energetyczne, żądając pokrycia kosztów napraw. Druga strona jednak odpowiada, że nie może płacić za 180 tysięcy nowych domów. Mamy więc do rozwiązania duży problem. Jestem obecnie przewodniczącym komisji kodyfikacyjnej zajmującej się tą sprawą. Ponieważ nie mamy odpowiednich przepisów, potrzebujemy nowych uregulowań, by sprawdzić wytrzymałość konstrukcji na wstrząsy sejsmiczne i co można w tej kwestii zrobić na większą skalę.
G.P.: Pomimo to udało się Panu znaleźć czas, by po raz kolejny wziąć udział w odbywającej się w Międzyzdrojach konferencji „Awarie Budowlane”.
J.W.: To jest wyjątkowe wydarzenie i cieszę się, że mogę w nim uczestniczyć, dzieląc się moimi doświadczeniami. Bardzo podoba mi się, że uczestnicy swobodnie wypowiadają się na temat awarii i błędów. Nie spotkałem się z tego rodzaju konferencją w innej części świata. W większości krajów bardzo trudno jest mówić otwarcie o jakichkolwiek błędach czy awariach z uwagi na ewentualne oskarżenia prawników. Co najwyżej są organizowane konferencje, które dotyczą starych spraw, które dawno już przeszły przez sale sądowe. Tymczasem w Międzyzdrojach omawia się najnowsze, aktualne przypadki awarii, dlatego można się tu wiele nauczyć.
JOOST WALRAVEN
Wybitny uczony, światowej klasy autorytet w zakresie konstrukcji betonowych i technologii betonu, prekursor wprowadzania nowych materiałów kompozytowych do światowego budownictwa, koordynator ważnych międzynarodowych projektów badawczych, przewodniczący i członek bardzo wielu organizacji i komitetów międzynarodowych związanych z budownictwem betonowym. 22 maja 2017 r. na wniosek Wydziału Budownictwa i Architektury ZUT, profesor Joost Walraven otrzymał tytuł i godność doktora honoris causa Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie.
