Человечество познакомилось с алюминием не так давно — в XIX веке. Когда ученые открыли сравнительно дешевый способ его получения, алюминиевый бум наступил во всех отраслях — от бытовой сферы до аэрокосмической индустрии. Совсем недавно, в первой трети XX века, алюминий получил новое применение — в строительстве мостов. История алюминиевого мостостроения в России началась в 1960-х годах и продолжилась — спустя более полувека — в 2017 году.

Алюминий — материал с уникальными характеристиками. Он отличается низким удельным весом, пластичностью и вместе с тем прочностью. Ему не страшны коррозия, низкие и высокие температуры. Эти свойства алюминия, а также развитие технологий производства конструкций из алюминиевых сплавов и экономические расчеты объясняют интерес, который 13-й элемент таблицы Д.И. Менделеева вызывает у мостостроителей.

В ХХ веке алюминий пришел в мостостроение в качестве инновации. Его также использовали как замещающий материал. Старые мосты, построенные из стали и железобетона или имеющие деревянные детали, нуждались в восстановлении. Инженеры искали материал, который сохранил бы свойства оригинальных металлов, но позволил облегчить конструкцию. Выбор пал на легкие и технологичные алюминиевые сплавы.

Врез: Пролетные строения из алюминиевых сплавов примерно в два раза легче, чем стальные, и в четыре раза, чем бетонные

Еще особенность: алюминиевые мосты быстро возводятся. Смонтировать мост можно всего за один подъем и менее чем за час. Это значит, что участок дороги в зоне строительства моста закрывается всего на полтора-два часа — решающий аргумент в условиях плотного трафика.

Кроме того, эксплуатация мостов из алюминия почти не требует затрат — значит, они обходятся дешевле для муниципальных и региональных бюджетов.

Малые мосты в городской среде

Мосты через автомобильную дорогу

Реконструкция малых и средних искусственных сооружений на РЖД

"Компактные" мосты для устройства тротуара пешеходной зоны на автомобильных мостах

Строительство и реконструкция автомобильных мостов

Врез: Существует множество вариантов оформления поверхности алюминиевого профиля. Например, мост может выглядеть как деревянный — и органично вписаться в ландшафт парка в экостиле

Алюминий для строительства мостов используется в мире с 1933 года. С тех пор разные страны экспериментировали с новой технологией, но это были единичные проекты. По мере развития технологий и совершенствования нормативных баз, а также накопления положительного опыта эксплуатации алюминиевых мостовых конструкций в Европе, США и Японии "крылатый" металл стал привычным материалом для мостостроителей. С середины 1990-х годов, с началом бурного роста экономики, Китай вырвался в мировые лидеры алюминиевого мостостроения.

1933 — Алюминий впервые использован в конструкции моста в США. Алюминиевое покрытие заменило стальные и деревянные настилы моста на Смитфилд-стрит в Питтсбурге

1946 — В Нью-Йорке появился целый пролет из алюминия — элемент стал частью многопролетного моста, построенного из стали. Вес алюминиевой конструкции оказался на 43% меньше аналогичного стального пролета

1940-50-е — В США и Великобритании образовались большие запасы алюминия, первоначально предназначавшегося для строительства авиационной техники в период Второй мировой войны. Металл направили на строительство алюминиевых мостов — так появились Сандерленд и Абердин в Великобритании, Арвида в Канаде. Это стало новым импульсом в развитии алюминиевого мостостроения

1956 — В континентальной Европе появился первый автомобильный мост из алюминия — Швансбелл в Германии

1958 — 1963 — В США построены семь автомобильных мостов из алюминия, некоторые из которых сохранились до наших дней

1995 — В Норвегии открыт мост Форсмо — пример современного полностью алюминиевого автомобильного сооружения. В его строительстве использовали сплавы последних поколений. На строительную площадку конструкцию привезли на автомобильной платформе и установили при помощи одного подъемного крана

2008 — В Пекине построены комплексы мостов к Олимпийским играм

2015 — К чемпионату мира по футболу в 2022 году в Дохе (Катар) построен первый пешеходный мост из алюминия длиной 84 метра. Он оборудован лестницами, лифтом, системой кондиционирования и раздвижными дверями.

"Алюминиевые сплавы — весьма интересный материал. Низкий вес, коррозионная стойкость, быстрое затухание свободных колебаний делают его перспективным для мостов. Потому-то в странах Западной Европы и в Китае алюминий находит широкое применение в мостах"

Первый в России мост из алюминия был построен в 1969 году в Ленинграде. Алюминиевая конструкция пришла на смену деревянному мосту, соединявшему Коломенский и Покровский острова через канал Грибоедова. Спустя 50 лет Коломенский мост полностью соответствует всем нормам: несущая способность конструкций не изменилась, и все элементы избежали коррозии.

Долгое время Коломенский мост оставался единственным в России алюминиевым мостом. Основной причиной было отсутствие нормативно-правовой базы, регулирующей использование алюминия в строительстве мостов. Проектирование и возведение мостов из алюминиевых сплавов существенно осложнялось необходимостью отдельной разработки специальных технических условий (СТУ) для каждого объекта, это увеличивало стоимость и увеличивало сроки.

Ситуация начала меняться в 2015 году, когда появилась Алюминиевая Ассоциация, объединившая производителей, поставщиков и потребителей алюминия. Вместе они смогли сдвинуть ситуацию с мертвой точки. Была модернизирована нормативная база, проведены аналитические, научно-исследовательские, экспериментальные и методические работы, изучен зарубежный опыт строительства мостов с конструкциями из алюминиевых сплавов. Результатом этой планомерной работы стал принятый Минстроем России в 2019 году свод правил СП 443.1325800.2019 "Мосты из алюминиевых сплавов. Пролетные строения". С введением свода правил появилась возможность разработки типовых мостов из алюминиевых сплавов, обладающих еще более совершенными технико-экономическими параметрами. Сейчас необходимые изменения вносятся и в сопутствующие своды правил на процессы монтажа и обследований: СП 35.13330.2011 "Мосты и трубы" и СП 46.13330.2012 "Мосты и трубы".

Открытие: 1969 г.

Характеристики: Длина — 34 м

Локация: Канал Грибоедова в районе створа улицы Володи Ермака

2. Мосты в Нижнем Новгороде — первые в современной России пешеходные алюминиевые мосты. Пролетные строения были изготовлены за полтора месяца, а монтаж занял всего два часа

а. Открытие: 2017 г.

Характеристики: Длина — 38 м, ширина — 3 м, масса — 27 тонны

Локация: поселок Афонино Кстовского района Нижегородской области

б. Открытие: 2017 г.

Характеристики: Длина — 38 м, ширина — 3 м, масса — 27 тонны

Локация: поселок Афонино Кстовского района Нижегородской области

3. Галерея из двух мостов в Москве — Проектирование и изготовление мостов над Яузой заняло полтора месяца

Открытие: 2017 г.

Характеристики: Длина моста — более 20 м, ширина — 3 м, высота — 1,3 м

Вес сооружения — около 3,5 тонн

Локация: СВАО, природный парк "Долина реки Яуза"

4. Мост в Московском зоопарке 21м Длина пролетного строения, 10м Ширина прохожей части, 60т Масса

Открытие: 2021 г.

Локация:

Переход через Большую Грузинскую улицу, соединяющий старую и новую территории Московского зоопарка

5. Мост в Туле — Первый в Центральном федеральном округе надземный пешеходный переход из алюминиевых сплавов. Реализован в рамках нацпроекта "Безопасные и качественные автодороги". Мост застеклен и оснащен подъемной площадкой для маломобильных групп населения (МГН).

Открытие: 2020 г.

Характеристики: длина пролетного строения 41 м, ширина прохожей части 3 м — масса пролетного строения

Локация: мост через Рязанскую улицу между Тульским суворовским училищем и военно-патриотическим парком "Патриот — Тула"

"Дорожная инфраструктура Тульской области динамично развивается, в ней широко применяются самые современные инженерные решения и материалы. Одним из примеров инновационного подхода в этой сфере стал первый в Центральном федеральном округе надземный пешеходный переход в районе Тульского суворовского училища и парка "Патриот-Тула". Этот переход обустроен в рамках нацпроекта "Безопасные и качественные дороги" и оснащен всем необходимым для обеспечения комфорта и безопасности пешеходов. Положительный опыт эксплуатации этого сооружения используют в других регионах. Применение современных, качественных материалов при реализации значимых инфраструктурных проектов — один из наших главных приоритетов. Использование алюминиевых сплавов для укрепления дорожной инфраструктуры региона будет продолжено".

6. Мосты в Красноярске — Первый алюминиевый мост в Красноярске построен к зимней Универсиаде-2019.

а. Открытие: 2018 г.

Характеристики: конструкция пролета моста длиной 35 м и шириной пешеходной части 3 м, 18 м — масса пролетного строения

Локация: ул. Партизана Железняка возле "Кристалл арены"

б. Открытие: 2018 г.

Характеристики: Общая длина пешеходного перехода 93 м, ширина пешеходной части 4,5 м, 68 м — масса пролетного строения

Локация: Пешеходный переход в районе ледового дворца "Арена-Север" по ул. 9 мая

в. Открытие: 2020 г.

Характеристики: Длина моста 63 м, ширина 3 м, общий вес алюминиевой конструкции — около 41 тонны. Мост состоит из двух пролетов длиной 19 и 43 м. Алюминиевые мостовые конструкции выполнены из сплава АД35Т1 с бесцветным анодированием

Локация: мост через Николаевский проспект, соединивший микрорайон Студенческий со школой №73 и музеем-усадьбой Юдина

Особенности: первый из трех установленных в Красноярске алюминиевых мостов, который не только оснащен лифтом, но и полностью застеклен

Г. 53 м — длина пролетных строений, 6 м — ширина основного пролета, 45 т — масса пролетных строений

Врез: С 2017 года в России установлено девять пешеходных мостов с конструкциями из алюминиевых сплавов

Производство деталей в несколько этапов:

Красноярский алюминиевый завод поставляет сырье — жидкий алюминий

Изготовление сплава, из которого отливают слитки

1. Прессование

2. Фрезеровка

3. Очистка

Обезжиривание, анодирование, фиксация покрытия

Сборка всех деталей в единую конструкцию

Строительство пешеходных мостов стало первым этапом использования алюминиевых сплавов в мостостроении. Следующим станет появление автодорожных мостов. В конце 2020 года на полигоне Национального исследовательского Московского государственного строительного университета (НИУ МГСУ) в Мытищах прошли испытания конструкций для автодорожных мостов — ортотропных плит.

Координатором проекта выступила Алюминиевая Ассоциация, члены которой участвовали в производстве опытных образцов и изучении результатов испытаний.

Во время исследований ортотропные плиты подвергались трем видам статических и усталостных испытаний: с традиционным асфальтобетонным, современным синтетическим покрытием и вовсе без него.

Испытания показали впечатляющий результат. Плиты выдержали статическую нагрузку 85 тонн, что превышает планируемую эксплуатационную нагрузку. При циклическом нагружении плиты выдержали норматив — 2 миллиона циклов. Натурные огневые испытания показали высокий предел огнестойкости плит: 57 минут. При этом при температурах до 900°С прогиб плиты составил 65 миллиметров.

Пилотный проект первого в России автодорожного моста с алюминиевыми конструкциями появится в Нижегородской области в 2021 — 2022 годах. Мост через реку Линда длиной 72 метра планируется возвести в городе Бор на автодороге Толоконцево — Могильцы.

Курс развитых стран на "зеленое" восстановление глобальной экономики открывает дополнительные перспективы для использования алюминия при реализации масштабных проектов строительства инфраструктуры, в которых воздействие на климат и экологию учитывается на протяжении всего жизненного цикла проектов. Алюминий не зря называют строительным материалом для "зеленой" низкоуглеродной экономики благодаря его свойствам: легкости, прочности, устойчивости к коррозии и возможности бесконечной переработки.

Врез: Сейчас в России на разных стадиях проектирования находится более 20 мостов с использованием алюминиевых конструкций

Хотя изначально Россия не была в числе лидеров мирового алюминиевого мостостроения, сегодня она стремительно догоняет страны-лидеры и даже экспортирует свою продукцию в Европу. Ярким примером этому служит опыт Красноярского металлургического завода (КраМЗ), поставляющего алюминиевые мостовые конструкции в Германию. В 2019 году по заказу немецкой стороны на предприятии изготовили два инвентарных пешеходных мостика. Временные переправы, состоящие из восьми шестиметровых алюминиевых секций общей длиной 24 метра, соединили берега реки Мург (приток Рейна) в немецком городе Раштатт. Затем на месте этой сборной конструкции возвели уже постоянный пешеходный мост из алюминия, также произведенный на КраМЗе.

Врез: В 2021 году КраМЗ поставит в Германию более 20 алюминиевых пешеходных мостов разных габаритов и назначения

· Содействие инновационному развитию российской промышленности, создание условий для появления новых производств, технологий и продуктов. Совершенствование нормативно-правовой базы, регулирующей применение алюминия в машиностроении, строительстве и энергетике

· Оптимизация механизмов работы отечественного рынка алюминия, противодействие распространению контрафакта и фальсификата

· Повышение конкурентоспособности российских предприятий на внутреннем и мировом рынке

· Разработка и внедрение образовательных программ для подготовки специалистов алюминиевой отрасли

"Ключевая задача Ассоциации — изменение структуры потребления и развитие отечественного рынка. Мы начали с того, что российский рынок был очень ограничен, отсутствовали мощности для производства алюминиевой продукции. Раньше никто даже не слышал о том, что вагоны или мосты могут быть алюминиевыми.

Сегодня мы реализуем масштабные проекты по мостостроению: пешеходные, а затем и автомобильные мосты из алюминиевых сплавов. Это инновационный продукт, ноу-хау. Мы хотим занять ту нишу, где алюминиевые решения будут наиболее эффективны"

Алюминиевая Ассоциация инициировала строительство первого за 50 лет моста из алюминия в Нижегородской области. Возведение алюминиевых надземных переходов позволило получить бесценный опыт, необходимый для разработки нормативно-правовой базы по применению алюминия в российском мостостроении.

Компании, участвующие в создании алюминиевых мостов: РУСАЛ, "Арконик Россия" (Самара), "Алюминий Металлург Рус" (Белая Калитва), "Сеспель" (Чебоксары), "Сегал" (Красноярск), ПИ-2 (Москва), "Институт "Мориссот" (Москва), Институт Гипротрансмост-Ульяновск, Техномостинжиниринг, КраМЗ (Красноярск), Ренова-Строй (Нижний Новгород)

"Ассоциация работает над совершенствованием нормативной базы применения алюминиевых решений в мостостроении. У этой работы есть заметные результаты: в последние три года в Москве, Нижнем Новгороде, Красноярске и Туле установлено уже восемь пешеходных мостов из алюминиевых сплавов. Сегодня на повестке дня алюминиевые автодорожные мосты. Их широкое внедрение в практику мостостроения будет способствовать развитию дорожной инфраструктуры в рамках нацпроекта "Безопасные и качественные автомобильные дороги"

Данные, фото- и видеоматериалы предоставлены пресс-службой Алюминиевой Ассоциации

Совместный проект Алюминиевой Ассоциации и МИА "Россия сегодня", 2021 год