Вся мостостроительная отрасль предусматривает не только процесс непосредственного возведения мостов, но и огромный объем научно-исследовательской работы, направленной на разработку новых схем и методик строительства.
Чтобы возводить мосты, по своим прочностным и эксплуатационным характеристикам не уступающие конструкциям прошлых лет, но при этом обходящиеся дешевле в строительстве и эксплуатации, проектировщик особое внимание должен уделять достижениям научно-технического прогресса и возможности их использования в своей работе. Неудивительно, что сотрудникам проектных компаний приходится на практике решать множество вопросов, причем чаще всего им приходится сталкиваться с выбором материалов, оптимально подходящих для возведения мостовых конструкций.

Одним из самых древних материалов, используемых в возведении мостов, можно считать дерево. Существует множество примеров из истории, когда мостовые переходы формировали из корней дерева, лиан, перекинутых через ущелья и реки. Дерево менее надежно, как строительный материал, для моста, не подходит для сложных конструкций. Среди преимуществ дерева — его доступность, как материала, легкость в обработке, изящность в эстетическом плане, благодаря природной красоте. 

В сравнении с другими строительными материалами имеет сравнительно небольшую массу, с ней легко работать, используя самую простую технику, она относительно недорога и позволяет вести монтажные работы с высокой скоростью. Для ее транспортировки подходит стандартная грузовая техника со средней грузоподъемностью. Непосредственно в мостостроительной сфере обычно используется сосна – ее древесина хорошо поддается обработке, одновременно обладая высокой устойчивостью к действию гнилостных грибков и микроорганизмов.

Несмотря на обилие современных защитных составов, призванных защищать древесину от действия негативных факторов внешней среды, обеспечить на 100% надежную защиту от грибка и действия вредных насекомых невозможно.
Именно эта причина сильно ограничивает функциональность и срок эксплуатации мостов, в конструкции которых используется древесина – чем бы она ни обрабатывалась, срок службы готовой конструкции все равно в десятки раз меньше чем у мостов, изготовленных с использованием более совершенных материалов.
Чтобы максимально продлить срок службы такого моста, показано использование клеефанерных панелей, в основе которых – деревянный каркас, обшитый влагостойкой фанерой. Все элементы этого «бутерброда» промеж собой скрепляются за счет использования особого высокопрочного клея. Но в этих случаях срок и стоимость монтажа быстро растут, при том, что даже такая конструкция прослужит максимум 40 лет. Это в разы меньше, чем у мостов из стали или бетона.

Другой древнейший материал для возведения мостов — камень. Он хорошо противостоит воздействию воды и эрозии. Внешне крайне привлекательны гранит, известняк, они же способны служить верой и правдой на протяжении многих столетий. Недостатком камня является высокие затраты на установку. Нередко камень применяют для строения опор моста и нижних колонтитулов, для возведения остальной конструкции выбирают другие материалы.

Очень популярный материал в строительстве мостов — цемент. Это серый и скучный внешне материал, сложно с его помощью придать мосту легкость и изящность. Тем не менее, армированный бетон хорошо показывает себя на длинных пролетах.

Железобетон

Суть материала в его комбинированном составе. Бетон лучше сопротивляется нагрузкам на сжатие, армирующий каркас лучше работает с нагрузками на растяжение. Материал этот простой, сравнительно дешевый и долговечный.

При работе на сжатие именно железобетон обладает исключительно высокими характеристиками. Если строители и проектировщики грамотно выбрали марку бетона, а на заводе ЖБИ не экономили на изготовлении конструктивных элементов, то материал годами и с успехом сопротивляется действию негативных факторов внешней среды.

Основной недостаток бетона любой марки – постепенное его растрескивание. Их образование – следствие неэффективной сопротивляемости материала нагрузкам на растяжение. При образовании трещин страдает общая долговечность конструкции, повышается вероятность ее постепенной деформации. Такое бывает при неравномерной усадке залитого бетона, из-за деформации под нагрузкой из-за ползучести, свойственной всем сортам и маркам бетона.

Также грандиозные мосты возводят из стали. Этот строительный материал во много раз долговечнее бетона, а по весу — меньше. Сталь может разрушить ржавчина и коррозия, поэтому необходимо регулярно окрашивать стальные конструкции моста. Тем самым улучшается и внешний вид мостов.

Алюминий, в отличие от стали, не подвержен коррозии, но он более мягкий. Его не применяют в тех проектах, где важна высокая прочность, например алюминиевая опалубка колонн. В строительстве моста задействованы огромное количество людей самых разных профессий. Но возможно скоро это изменится.

К достоинствам алюминия можно отнести то, что материал легкий, но, при условии добавления присадок, очень прочный. Отличается простотой формовки, низкими трудозатратами при работе, устойчивостью к экстремально низким температурам. Алюминиевые компоненты устойчивы к коррозии и не нуждаются в покраске.

До сравнительно недавнего времени на всю страну имелся только один алюминиевый мост. Странно, учитывая все достоинства этого материала и объемы его выработки в РФ.
Но все вполне логично. Ранее считалось, что устойчивость к коррозии – неоспоримое преимущество алюминия. Но успехи современной химической промышленности позволили создать новые типы защитных покрытий для стали, эффективность которых нивелирует все преимущество алюминиевых конструкций.
Не нужно забывать, что все алюминиевые конструкции имеют серьезные ограничения по максимально допустимым пределам нагрузок, плохо сопротивляются к упругим деформациям, в два раза быстрее теряют прочностью из-за «усталости», имея обыкновение быстро при этом прогибаться. По этой причине алюминий и его сплавы обычно используются для строительства лишь небольших пешеходных мостов с короткими пролетами.

Стальные мосты

В современном мостостроении все стальные компоненты конструкции изготавливаются в заводских условиях, с высочайшей степенью стандартизации. Они сразу покрываются защитными составами и полностью готовы к монтажу. Высокотехнологичные сплавы отличаются высокой прочностью, а пролеты, из них изготовленные, можно делать в разы длиннее пролетов из железобетона. Такие конструкции отлично справляются с переменными нагрузками, так как материал одинаково хорошо работает и на сжатие, и на растяжение. Сравнительно небольшой вес стали значительно упрощает процесс монтажа. Основной недостаток стали – ее подверженность коррозии. Но успехи современной химической промышленности позволили надежно решить этот вопрос. Покрытия с содержанием цинка на эпоксидной или полиуретановой основе надежно защищают металл от действия влаги. Эти составы позволяют забыть о коррозии на десятилетия, делая сталь наиболее предпочтительным материалом для строительства мостов.

Следует отметить, что за 2021 год производство строительной металлопродукции в России выросло более чем на 16% и впервые за российский период истории превысило 4 млн тонн за год. Увеличение производства металлоконструкций связано с возросшим потреблением при строительстве инфраструктурных, торговых и логистических объектов.

В статье используются материалы из следующих источников:

https://mostopora.ru/materialy-ispolzuemye-pri-stroitelstve-mostov/

http://kerch-most.ru/materialy-v-stroitelstve-mostov-segodnya-i-zavtra.html

https://spravochnick.ru/arhitektura_i_stroitelstvo/stroitelstvo_mostov/

https://www.faufcc.ru/about-us/news-75626/