Нанобетон: в чем особенность технологии

Нанобетон: мифы и реальность

В настоящее время, после того как с телеэкранов было объявлено о приоритетном развитии нанотехнологий, это определение стало очень модным и нещадно эксплуатируется не только СМИ, но и многими учеными. Не минула чаша сия и строительную отрасль. Поскольку специалистов, хорошо ориентирующихся в законах и терминологии наномира, пока очень мало, а показать свою причастность хочется многим, на свет появляется большое количество явных несуразностей и нелепостей, которые, обрастая подробностями, превращаются в мифы, кочующие по страницам газет и журналов.

Для того чтобы разобраться в сути этого явления, определимся с дефинициями. «Нано» (от греческого слова «nanos» — карлик) — это приставка, обозначающая одну миллиардную долю исходной единицы. Поскольку в СИ единицей длины является метр, то нанометр означает одну миллиардную долю метра или миллионную долю миллиметра. Это очень маленькая величина, но она не имеет никакого отношения ни к молекулам, ни тем более к атомам. На атомном и молекулярном уровнях размеры измеряются в ангстремах. Ангстрем (10-10 м) является внесистемной единицей, которую давно пытаются отменить, но пока ничего не получается, так как она очень удобна для оценки размеров атомов, ионов и простых молекул. Сложные полимерные молекулы могут достигать в длину даже нескольких микронов, но их поперечные размеры все равно не превышают нескольких ангстрем.

Поэтому характеризовать молекулярные химические взаимодействия как нанотехнологии и нанообъекты не просто неправильно, но даже как-то несерьезно — мышей не измеряют в слонах.

Аналогичные тенденции сейчас наблюдаются и в микробиологии. Клетка, ее элементы и механические устройства, с помощью которых можно на них воздействовать, измеряются все-таки в микронах. Это тоже не объекты наноуровня. Это очень интересные, современные технологии, но микро, а не нано.

Мы привыкли к тому, что вещество, имеющее кристаллическую или аморфную структуру, состоит из молекул, а молекулы из атомов. Во второй половине XX в. было установлено, что в некоторых случаях между молекулами и веществом могут присутствовать более сложные объекты, которые уже не являются молекулами, но еще не характеризуются как вещество. Эти объекты, имеющие размеры в нанометровом диапазоне, назвали молекулярными кластерами. Именно для молекулярных кластеров и предложены такие понятия и определения, как наномир, нанотехнологии, наномеханизмы.

Что представляет собой молекулярный кластер? Это упорядоченная пространственная структура, связанная посредством сил молекулярного взаимодействия, состоящая из атомов одного химического элемента и имеющая размеры порядка нескольких нанометров. К настоящему моменту открыты только углеродные кластеры, но подобные структуры могут быть созданы и на основе кремния.

Семейство углеродных кластеров достаточно обширно. Наиболее известными его представителями, за открытие которых в 1990 г. была присуждена Нобелевская премия по химии, являются фуллерены. Фуллерены представляют собой полые сферические структуры, напоминающие футбольный мяч. Их поверхность состоит из чередующихся шестиугольников и пятиугольников, в узлах которых находятся атомы углерода. Термин «фуллерен» дан в честь знаменитого архитектора Фуллера, который первым начал использовать подобные сочетания пространственных связей в своих проектах. Однако Фуллер, который умер почти за полвека до открытия фуллеренов, не является их первооткрывателем. Он разработал пространственные купола из прямых стальных стержней, один из которых в 1959 г. был построен в Москве над выставочным павильоном в Сокольниках. Сам же Фуллер даже и не предполагал, что в его честь назовут один из видов молекулярных кластеров.

Фуллерены в настоящее время находят применение во многих областях науки и техники, но в бетонах пока не используются и никакого отношения к понятию «нанобетон» не имеют.

Менее известным семейством углеродных кластеров, но значительно более широко применяемым в нанотехнологиях, являются нанотрубки. Закрытая нанотрубка представляет собой полый объект в виде вытянутого в трубу тора, боковая поверхность которого сложена из шестиугольников (как в гексагональной кристаллической решетке графита), а торцы представлены половинками фуллеренов. В настоящее время разработана технология, позволяющая открывать концы нанотрубок и превращать их в миниатюрные капилляры. К настоящему времени открыто более 30 видов углеродных нанотрубок [1], большинство из которых может быть использовано для приготовления модифицированных бетонов [2, 3].

Третьим, значительно менее известным, семейством углеродных кластеров являются астралены, представляющие собой многослойные полиэдральные углеродные структуры фуллероидного типа [4]. Эти кластеры могут иметь достаточно разнообразные сочетания геометрических форм, их размеры находятся в диапазоне от нескольких нанометров до десятков нанометров, а их поверхность представлена шестиугольными и пятиугольными ячейками. Астралены, как и нанотрубки, могут быть использованы для приготовления модифицированных бетонов [5], но механизм их влияния на процессы структурообразования бетона будет существенно отличаться.

Читайте также:
Роспись забора на даче своими руками: как сделать

Кроме трех вышеперечисленных основных видов углеродных кластеров существуют и другие, менее изученные фуллероидные структуры. Общим для них является наличие фрагментов смешанной решетки, состоящей из шестиугольников, чередующихся с пятиугольниками. Если мы видим углеродную структуру из одних шести-угольников, то это не молекулярные кластеры углерода, а графит, шунгит или другие, сходные с ними кристаллические или частично закристаллизованные минералы.

В последнее время в печати появляются статьи, в которых авторы утверждают, что фуллерены присутствуют в шунгитовых породах [6]. Подобное утверждение, не подкрепленное фактическим материалом, является одним из мифов, которые, неоднократно повторяясь в различных источниках, приобретают в глазах широких масс читателей вес и достоверность. В свое время Аристотель заявил своим ученикам, что муха имеет восемь ног. С тех пор и до начала ХХ в. более двух тысячелетий любой образованный человек верил в это, хотя для того чтобы сосчитать количество ног у мухи, микроскоп не требуется. Сейчас сильные микроскопы (как электронные, так и оптические) есть во многих научных лабораториях. Однако пока еще ни в одном научном источнике не появлялось фотографии хотя бы одного фуллерена в структуре шунгита. Да и не может появиться, так как условия образования фуллеренов и шунгита диаметрально противоположны.

Шунгитовые породы в мире имеются только в двух местах. В Карелии, вблизи побережья Онежского озера, и в южном Казахстане. Это осадочные породы органогенного происхождения. Шунгит по своей структуре занимает промежуточное место между графитом и каменным углем [7]. Это очень интересный материал, способствующий, при его использовании в бетоне, возникновению целого ряда уникальных явлений; но ни фуллеренов, ни других фуллероидных материалов в нем просто нет. В структуре наблюдаются только гексагональные (шестиугольные) ячейки, в узлах которых расположены атомы углерода.

Фуллерены и другие фуллероидные структуры являются искусственными материалами. Для их получения нужны лабораторный или промышленный реактор, атмосфера инертного газа, мощные электромагнитные воздействия. На кухне в микроволновке («на коленке») эти материалы получить невозможно. Умельцы, предлагающие фуллерены, которые изготовлены «на кухне или в сарае на садовом участке», на самом деле в лучшем случае получают расщепленный графит, а в худшем — обыкновенную сажу (не путать с фуллереновой сажей, которая образуется в реакторе и действительно может включать в небольших количествах различные фуллероидные структуры).

Теперь, разобравшись с мистификацией и волюнтаризмом, перейдем к практическим возможностям использования фуллероидных структур для модификации бетона. В настоящее время есть несколько их научных разработок, позволяющих качественно изменить структуру цементного камня и бетона путем добавления в его состав микродоз фуллероидных материалов. Термин «добавка» в данном случае не вполне адекватен, так как дозировка добавки обычно бывает не менее 0,1% от расхода цемента. Скорее речь пойдет о присадке, так как фуллероидные материалы целесо-образно вводить в бетон поистине в гомеопатических дозах, составляющих от одной тысячной до одной десятитысячной доли процента от расхода цемента. Даже такая микродоза фуллероидных материалов позволяет качественно изменить структуру цементного камня [2, 3] или существенно усилить водоредуцирующую способность пластифицирующей добавки [5].

Для улучшения структуры цементного камня, повышения его трещиностойкости и повышения динамической вязкости в состав бетона вводятся углеродные нанотрубки. Углеродные нанотрубки представляют собой полые трубки из одного или нескольких слоев атомов углерода. Они имеют диаметр от одного до нескольких нанометров и длину от нескольких диаметров до нескольких микронов. Таким образом, они по сути являются полыми волокнами, имеющими запредельную прочность, превышающую сотни гигапаскалей, и абсолютно инертны как по отношению к любым кислотам, так и к щелочам. Введенные в бетонную смесь, нанотрубки армируют цементный камень, превращая его в композиционный материал. С точки зрения здравого смысла, такой процент армирования (1·10-5%) кажется явно недостаточным, чтобы существенно повлиять на прочностные характеристики бетона. Тем не менее стойкий эффект присутствует, но возникает он не за счет непосредственного армирования, которое действительно ничтожно, а за счет направленного регулирования кристаллизационных процессов. Нанотрубки ведут себя в цементном растворе как «зародыши» кристаллов, но поскольку они имеют не точечную, а протяженную форму, кристаллы образуются вытянутые. Разрастаясь, кристаллы переплетаются, частично прорастают друг в друга и образуют пространственную сеть, пронизывающую и связывающую в единое целое весь цементный камень. На фото 1 приведены две электронно-микроскопические фотографии цементного камня, сделанные мной в 1999 г. в Технологическом институте на сканирующем электронном микроскопе при увеличении 6 000 крат. На фото 1а показана структура обычного цементного камня, а на фото 1б — такой же цементный камень после введения нанотрубок.

Читайте также:
Производство однородных бетонных смесей

Данный метод вмешательства в процессы структурообразования позволяет на 30–40% усилить прочность цементного камня и почти в три раза увеличить работу, затрачиваемую на его разрушение. К сожалению, прочность бетона при этом увеличивается в меньшей степени (примерно на 10%), так как армирование происходит на микроуровне, а на прочностные характеристики бетона куда существеннее влияет его структура на макроуровне.

Оказать существенное влияние на структуру бетона на макроуровне можно другим способом. Наномодификаторы можно вводить не непосредственно в воду затворения, как в предыдущем случае, а в состав пластифицирующей добавки. При таком методе введения наномодификатора эффективность пластифицирующей

добавки резко возрастает [5]. В этом случае в качестве наномодификатора используются уже не нанотрубки, а более дешевые астралены. Исследования, проведенные к. х. н. М. Е. Юдовичем и к. т. н. А. Н. Пономаревым, показали, что при модификации ряда пластифицирующих добавок десятитысячными долями процента астраленов расплыв конуса цементно-песчаной смеси увеличивается практически в два раза [5].

В результате такой модификации пластифицирующих добавок можно добиться фиксированного пластифицирующего эффекта при меньшем расходе пластификатора или снизить водоцементное отношение для увеличения прочности, водонепроницаемости и морозостойкости бетона.

Таким образом, вышеприведенные примеры успешной модификации структуры цементного камня и бетона микродозами наномодификаторов свидетельствуют, что нанотехнологии могут эффективно использоваться на различных стадиях формирования структуры бетона, но сам бетон при этом в нанобетон отнюдь не превращается. Да, в его составе присутствуют молекулярные кластеры углерода, которые улучшили физико-механические и эксплуатационные свойства. Да, структурные изменения произошли именно благодаря действию наномодификаторов. Но сами изменения в структуре затронули не только наноуровень, они произошли и на субмикроскопическом, и на микроскопическом уровнях. Частично изменилась даже макроструктура. Бетон стал модифицированным. «Модифицированный бетон» звучит, конечно, менее амбициозно, чем «нанобетон», но это более привычный, устоявшийся и проверенный временем термин. Этот термин более точен. Пусть он пока и остается.

Литература
1. Елецкий А. Н. Углеродные нанотрубки.// Успехи физических наук. Т. 167, № 9. — М: РТЦ «Курчатовский институт», 1997.
2. Композиция для получения строительных материалов: Патент РФ на изобретение № 2233254, приоритет от 26.10.2000. // М. Н. Ваучский, А. Н. Пономарев, В. А. Никитин и др.
3. Ваучский М. Н. Направленное формирование упорядоченной надмолекулярной кристаллогидратной структуры гидратированных минеральных вяжущих. / «Вестник гражданских инженеров», № 2, 2005, с. 44–47.
4. Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа: Патент РФ на изобретение № 2196731, Реестр ФИПС от 21.09. 2000 г. // А. Н. Пономарев, В. А Никитин.
5. Юдович М. Е., Пономарев А. Н. Наномодификация пластификаторов. Регулирование их свойств и прочностных характеристик литых бетонов. / «СтройПРОФИль», № 6, 2007, с. 49–51.
6. Синицын Н., Дубровская Л. Прекрасный век для нано-тэк. / «Вестник строительного комплекса», № 8, 2007, с. 50–51.
7. М. М. Филипов, А. И. Голубев, В. П. Медведев и др. Органическое вещество шунгитоносных пород Карелии. — Петрозаводск, Карельский научный центр РАН, 1994.

Технология наномодифицированных бетонов

Бетоны, синтезируемые в гидротермальных условиях, имеют гетерогенную структуру с дисперсностью фаз ориентировочных размеров ~ 10-1000 нм, поэтому с точки зрения материаловедения можно было любое производство силикатного изделие отнести к нанотехнологии.

Однако более корректным является другое определение нанотехнологии бетона- это направленный синтез материала с комплексом заданных свойств на всех этапах и уровнях синтеза (от сырья и до готового изделия).

В настоящее время термин «нано» в технологии цемента и бетона во многих случаях используется для привлечения инвестиций и рекламирования товаров, которые якобы обладают новыми необычными свойствами, с целью сбыта их по завышенным ценам («нанобетон», «нанораствор» «наногрунтовка» и т.п.)

Наномодифицироеанный бетон – конечный продукт твердения смеси наномодифицированных гидравлических вяжущих и наполнителей при затворении водой (раствором или суспензией с различными добавками).

Наномодификаторы, в отличие от простых модификаторов, позволяют улучшить те или иные свойства конечных изделий на порядок и выше (в случае бетонов, например, это позволит на практике достичь теоретической прочности, равной 300-350 МПа).

Читайте также:
Окна и профиль ВДС

Как уже отмечалось выше, твердение и упрочнение бетонов определяется двумя основными взаимосвязанными процессами: структурообразование цементного камня и уплотнение.

Структурообразование при гидратационном твердении цементов и бетонов на их основе происходит за счёт развития полидисперс- ного, полиминерального искусственного конгломерата, в основе формирования которого лежит эволюция геометрической структуры. Она обусловлена увеличением объема кристаллогидратов по отношению к объему исходных цементных минералов, затворённых водой. При твердении портландцемента и его разновидностей происходит двукратное увеличение объёма (обусловленное химическим связыванием воды с образованием пористых высокодисперсных продуктов гидратации более низкой плотности по сравнению к исходному продукту).

Уплотнение развивающейся системы является следующим этапом твердения и сопровождается кристаллизационным срастанием отдельных кристаллитов и флокул поризованной гидратирующейся массы. Следовательно, для упрочнения бетона необходимо повышение степени уплотнения цементного камня с помощью всевозможных добавок различного направленного действия, включая нанообъекты.

Нанотехнология в производстве бетонов и стройматериалов в настоящее время – это лишь преимущественно использование нанодобавок и нанопримесей.

Технология наномодифицированных бетонов отличается от технологии немодифицировнных как составом сухой смеси (вяжу- щее+наномодифицирующие добавки), так и составом жидкости затво- рения (вода+наномодифицирующие добавки), а также способом их приготовления.

Варианты модифицирования бетонов:

  • производство бетонов, модифицированных наноэмульсией полимеров;
  • производство самоочищающихся бетонов (на основе ТЮг);
  • производство бетонов, модифицированных очень малым количеством наномодификаторов (~1(Г 6 -1(Г 7 по отношению к цементу);
  • производство бетонов, модифицированных природными материалами, содержащими наноуглерод (шунгит, шунгитсодержащие минералы).

Технология бетона, модифицированного наноэмульсией полимеров, разработана для получения нанобетона-консерванта (контейнеры радиоактивных отходов). Основные отличительные особенности защитного бетона-консерванта:

  • газопроницаемость (для отвода продуктов радиационного разложения воды);
  • водонепроницаемость (препятствующая процессам проникновения радионуклидов в окружающую среду после их захоронения).

Установлено, что использование древесной омыленной смолы для образования нанопор (эта смола применяется также для производства полистиролбетона) позволяет получить бетон с требуемыми характеристиками. Указанный нанобетон-консервант отличается абсолютной водонепроницаемостью.

В технологии бетонополимеров реализуется идея улучшения свойств бетона на основе модифицирования пористости, например, методом пропитки бетона мономером с последующей его полимеризацией в порах бетона. Резкое снижение общей пористости цементного камня приводит к существенному улучшению всех основных показателей качества бетонов (прочности, морозостойкости и т.д.).

Недостатком данного способа является то, что в пенобетоне полимер блокирует и консервирует значительную часть непрогидра- тировавшегося клинкера (до 20-30 % цементных зёрен). Метод пропитки трудно применять для изготовления крупноразмерных несущих конструкций, поэтому он используется лишь при производстве изделий и конструкций для зданий и сооружений с агрессивными средами, а также для изделий с повышенными требованиями по водонепроницаемости и долговечности.

Модификация нанобетонов путем предварительного введения в воду затворения очень малых количеств наномодификаторов (около Ю^-Ю” 7 по отношению к цементу) – еще одно из перспективных направлений в нанотехнологии бетонов. Данный способ позволяет существенно снижать вязкость цементной смеси и сохранять её в течение продолжительного времени, при этом также возрастают прочность, водонепроницаемость изделий и т.д. Из-за малой потребности добавок вопрос увеличения себестоимости в данном случае практически не возникает, поэтому становится возможным производство бетонных изделий в больших объемах даже при высокой цене добавок.

Технология нанобетонов с легкоочищающимися поверхностями является необычным направлением, т.к. легкоочищающимися или самоочищающимися стараются делать стеклянные поверхности. Сущность метода заключается во введении в вяжущее частиц нанораз- мерного ТЮ2 (модификации рутила). Рутил при этом играет роль фотокатализатора, который при освещении солнечным светом окисляет на своей поверхности частицы органических веществ (т.е. компонентов загрязнений, обычно оседающих на поверхности фасадов зданий) до СО2 и Н20. Кроме того, рутил способен окислять автомобильные выбросы (молекулы бензина, альдегидов, С02), разрушать тела микроорганизмов и т.д. Это способствует не только к самоощищению бетонной стены, но и оздоровлению воздуха в населенном пункте. Производство бетонных изделий с фотокатализатором в настоящее время уже начато за рубежом (в России с использованием таких фотокатализаторов производят очистители и обеззараживатели воздуха).

Технология магнезиально-цементного бетона, модифицированного природным материалом, содержащим наночастицы углерода – шунгитом (единственный фуллеренсодержащий минерал) разработана также для получения нанобетона-консерванта. Следует сказать, что разработка и усовершенствование технологий с использованием этого уникального в своем роде минерала, в настоящее время осуществляется во многих областях (строительство, производство, медицина и т.д.).

Шунгит впервые открыл в конце XVIII в. академик Н.Я. Озе- рецковский в районе Онежского и Ладожского озер Карелии близ поселка Шуньга. Минерал представляет собой переходную стадию от каменного угля к графиту, основные элементы шунгита – углерод (до 90 %) и кремний (Si02), а также примеси многих других химических элементов, которые и придают камню различные уникальные физикохимические и биохимические свойства (рис. 2.50).

Читайте также:
Поделки и декор из пробок от вина +75 фото идей

По некоторым данным возраст минерала составляет более двух миллиардов лет (однако при этом ответ на вопрос о происхождении углеродистого минерала с примесями органики остается открытым, т.к. на планете в то время не было ни растительности, ни даже кислорода). Более достоверной является гипотеза его образования в более поздний период из органических донных отложений – сапропеля.

Шунгит

Рис. 2.50. Шунгит: а – внешний вид минерала; б – микрофотография шлифа Зажогинского шунгита при 300-кратном увеличении (черные прожилки – шунгит, беловатые – кварц; в – виды шунгитовых фуллеренов

Месторождение шунгита (единственное в мире с прогнозными запасами ~ 1 млрд т) находится близ с. Зажогино в Карелии, где попутно добывается и кремень (рис. 2.51). Состав шунгита: ~ 30 % углерода, остальное – Si02 и различные силикаты с суммарным содержанием C+Si02 ~ 80-90 % (для изготовления водных фильтров считают пригодным только данную породу). Особый интерес к шунгиту в последнее время обусловлен именно наличием в нем фуллеренов (считается, что целебные свойства шунгита связаны с фуллеренами).

Основные области применения шунгита:

  • строительство сооружений (тонкий плитняк 15-30 мм – для декоративной облицовки зданий и как напольные покрытия, например, полированные не тускнеющие плиты смоляно-чёрного цвета с редкими белыми прожилками в интерьерах метро и соборов гг. Москва, Санкт-Петербург);
  • дорожное строительство (дорожные поребрики, щебенка);
  • ландшафтный дизайн (шунгитовый плитняк с его высокой прочностью, гладкостью, морозоустойчивостью, низкой водопогло- щаемостью является идеальным материалом для мощения дорожек);
  • очистка питьевой воды (шунгитовый фильтр для очистки жидкостей и газов, минерализованная «шунгитовая вода»);

Рис. 2.51. Шунгит в природе и производстве: а – шунгитовая порода (Карелия); б – шунгитовое озеро; в – переработка шунгита на строительные плиты; г – шунгитовый плитняк в ландшафтном дизайне

  • производство стойких противопригарных красок (необычайно стойкую черную шунгитовую краску – «олонецкая чернедь» – использовали еще на Александровском оружейном заводе для окрашивания пушечных стволов);
  • очитка сточных вод (очистка ливневых вод вдоль дорог, покрытия бассейнов);
  • медицина (первый в России курорт «Марциальные воды» под г. Петрозаводском на шунгитовых залежах по указу Петра Великого, производства медицинских изделий разного назначения, косметические мази и т.д.).

Перспективные направления применения шунгита:

  • топливо для доменных печей, а также углеродный восстановитель в металлургии (при производстве чугуна, SiC и некоторых других, что обусловлено наличием углерода и аморфного SiC>2);
  • сырье для получения легкого бетона (на основе некоторых видов шунгитовых камней, обладающих способностью вспучиваться при высоких температурах);
  • наполнители в различных отраслях производств (технология резины, пластмасс, красок и т.д.);
  • высокоэффективное экологически чистое минеральное удобрение (благодаря наличию большого количества микрокремнезема, а также различных макро- и микроэлементов);
  • добавки к кормам животных и птиц (в сельском хозяйстве при производстве мяса, молока, яиц и т.д.);
  • защитный материал от электромагнитного излучения (при производстве электронной техники – компьютеров, телефонов и т.д.);
  • природный наноматериал (в качестве тонкоизмельченной модифицирующей добавки в производстве минеральных вяжущих).

В области медицины, биологии и сельского хозяйства ведутся исследования по оценке различных свойств шунгита. Отмечается, что, например, добавка шунгитового зерна (~1-2 мм в количестве 1-1,5 %) в комбикорма кур способствует существенному увеличению (до 15%) их сохранности, яйценоскости; кроме того, наблюдается возрастание массы яиц и толщины скорлупы. Перспективы применения шунгита в медицине связаны с его бактерицидными свойствами (изделия, изготовленные из шунгитосодержащих материалов, стойки против биопоражений). Указывается, что минерал обладает способностью оказывать нормализующее воздействие на организм человека даже в сверхмалых дозах (снимает болевые ощущения, способствует восстановлению ослабленных функций мышц и т.д.).

Технология портландцементного и магнезиально-цементного бетона, модифицированного природным материалом, содержащим наночастицы – одно из наиболее перспективных направлений в производстве защитного бетона-консерванта. При этом основное преимущество магнезиального цемента (цемент Сореля) перед портландце- ментным бетоном заключается в значительно большем содержании кристаллогидратной воды в его составе, главная задача которой – поглощение нейтронов, т.е. ослабление нейтронного излучения, сопутствующего гамма-излучению (табл. 2.14).

Нанобетон – новое слово в строительных технологиях

Свойства нанобетона

Сегодня в связи с бумом в сфере загородного домостроительства, в нашей стране разрабатываются все новые и новые строительные материалы. Однако их ассортимент растет так быстро, что новоявленному застройщику, и даже профессиональному строителю очень трудно сориентироваться в этом многообразии. Но так как часто многие производители выпускают не совсем качественные материалы, доверие потребителя к инновационным технологиям не так высоко, как предполагается. Застройщики предпочитают использовать традиционные, проверенные материалы, а мимо многих новых, вполне достойных разработок проходят, не обращая на них внимания. Однако есть сегодня материал, мимо которого не стоит проходить частному застройщику, если он хочет построить себе надежный дом за относительно небольшие деньги. Таким материалом является нанобетон.

Читайте также:
Резка поликарбоната монолитного

Итак, любой современный дом, как правило, начинается с бетона, и с этим трудно не согласиться. Для возведения жилых зданий и сооружения прочих строительных объектов применяются самые разные марки бетонных смесей. Сегодня для улучшения характеристик бетона в него добавляют самые разные присадки, помимо вяжущей части, воды и заполнителей, и многие из них состоят из так называемых нано частиц. Такие присадки называются нано присадками. С добавлением в состав нано присадок бетонная смесь получает множество очень полезных свойств. Так, в полученной бетонной смеси снижается потребность воды как вяжущей составляющей. До этого строители использовали разные пластификаторы, но эти пластификаторы часто в целом ухудшали качество бетона, а не улучшали его.

Всё о нано присадках

Нано присадки, в отличие от пластификаторов, на бетон не влияют в отрицательном плане. При их использовании улучшаются такие характеристики бетонных сооружений, как сроки службы, стойкость к щелочи и кислотам, перепадам температур. Органические и неорганические элементы нано присадок производят адсорбцию в цементе, снижая необходимое количество жидкости в растворе, что убыстряет схватывание бетона и сокращает сроки строительства. При этом качество постройки улучшается весьма заметно.

Наноприсадка для бетона

Какие принципиальные отличия наномодифицированного бетона, появившегося относительно недавно, можно выделить? В составе такого бетона имеется так называемая минеральновяжущая составляющая. Пластификаторы уступают место наноинициаторам, представляющим собой очень мелкие пустотелые цилиндры (или трубки) углеродных полимеров всего в несколько атомарных прослоек. Их поперечное сечение составляет чуть больше нескольких микрон, при этом материал обладает невероятно высокой стойкостью и прочностью. Также они игнорируют щёлочи и кислоты, то есть не вступают с ним в реакцию, таким образом, нанобетон, в отличие от бетона обычного, становится химически нейтральным. Вступая с цементом во взаимодействие и являясь точками кристаллизации, нано трубки способствуют армированию бетона, меняя кристаллическую решётку на молекулярном уровне.

Итак, использование наноинициаторов улучшает как химические, так и физические свойства материала, увеличивает его стойкость к высоким температурам. Запас прочности возрастает почти на 100%, а холодоустойчивость увеличивается на 50%. Надо сказать, что материал не теряет своих свойств при термическом воздействии до 800 С, то есть такой бетон можно использовать даже при строительстве печей. Нано трубки, входящие в кристаллическую структуру облицовочных плиток из наномодифицированного бетона, обладают бактерицидными свойствами, что улучшает экологическую чистоту строения.

Значительное снижение количества воды, необходимой для вяжущей составляющей, достигается изменением физической структуры нанобетона, что помогает снизить вес конструкций из бетона в семь раз, и при этом ликвидировать возможность появления трещин. Ведь не секрет, что трещины в бетоне образуются из-за воды, которая остается в бетоне даже после полного его высыхания, и особенно эта проблема актуальна для северных регионов нашей страны.

Кроме того, наноинициаторы увеличивают сцепление бетона с металлом, а армирование на уровне кристаллической решётки облегчает конструкцию за счёт уменьшения необходимости использования арматуры. Расчеты и строительный опыт показали, что здания, построенные из нанобетона, весят меньше, чем здания, построенные с помощью легкой композитной арматуры, и при этом гораздо прочнее их.

Следует добавить еще вот что: высокая прочность нанобетона позволяет использовать меньшое количество раствора примерно на 30%. Данный материал рекомендуется использовать при сооружении конструкция из железобетона от 80 метров, объектов с высокими требованиями к сейсмоустойчивости и пожарной безопасности. В гидроизоляции сооружения при использовании нанобетона нет необходимости. Такой бетон сам становится гидроизолятором, не пропуская влагу через себя, что несвойственно практически всем видам современного бетона.

Для конструкций, выполненных из нанобетона, не требуется мощного фундамента, а это позволит очень существенно снизить расходы на весь комплекс строительства, включая и трудозатраты. Как уже упоминалось выше, изделия из такого материала имеют преимущество в весе перед конструкциями, выполненными из обычного бетона.

Читайте также:
Поделки из дисков для сада и огорода

Назначение различных классов нанобетонов и их категории

Наномодифицированные бетоны разделяются на: лёгкий наномодифицированный пенобетон, нано улучшенный бетонный раствор нормальной консистенции и наномодифицированные бетоны высокой и сверхвысокой прочности. Существуют некоторые рекомендации по применению нано материалов в разных отрослях строительства.

Толщина нанобетона

Лёгкие нанопенобетоны хорошо применяются для индивидуального жилищного строительства, для строительства помещений различного предназначения и возведения межкомнатных стен.

Для строительства таких объектов как мосты, гоночные трассы, аэродромны и дороги, и тому подобные сооружения, требуется повышенный запас прочности. Для их возведения применяют наномодифицированные бетоны средней плотности.

При возведении больших сооружениях различной направленности применяется наномодифицированный бетон высокой и очень высокой прочности. Для изготовления ферм, блоков и несущих конструкций требуется применение очень прочного материала, и нанобетон высокой прочности подходит для этого лучше всего.

Создание нанобетона

Разработки наномодифицированных строительных материалов впервые начались в конце прошлого столетия. В России разработки таких материалов начались в 1993-м году. Ведущими компаниями, специализирующимися в наноконструировании, были взяты лучшие зарубежные образцы, изучены их свойства и возможности. В проекте приняли участие множество учёных со всех городов страны. Произошло разделение проекта на два направления – создание материалов для реконструкции старых объектов и материалов для строительства новых. В результате были получены технологии, значительно превышающие западные по эффективности.

Аналогичными инновационными разработками по созданию новых стройматериалов занимаются не только русские учёные, но и их западные коллеги и во многих странах. Не настолько успешно, но эти разработки вполне имеют право на существование в современных строительных реалиях. Дело в том, что западные ученые разрабатывали свои материалы для нормальных климатических условий, которые совершенно не подходят для строительства в сложных условиях. Отечественные разработки выдерживают очень низкие температуры, в чем значительно превосходят продукт, разрабатываемый за рубежом.

Впрочем, модифицированный с помощью нано присадок бетон и сегодня не столь доступен, как обычные смеси. В связи с очень малым сроком хранения в сухом виде имеется много проблем с использованием этого материала. Однако необходимо отметить, что разработки по улучшению характеристик таких материалов в данный момент направлены больше на улучшение долговечности и сроков хранения в сухом виде. По характеристикам прочности модифицированный бетон намного опережает обычные растворы, поэтому он очень востребован в современном строительстве. Остаётся надеяться на то, что в ближайшем будущем эти технологии приобретут массовое распространение, и станут доступны всем.

Цена на нанобетон

Нанобетон цена

Рассмотрим с Вами таблицу с примерными ценами нанобетона

Нанобетон и нанотехнологии в изготовлении бетона

Нанобетон

В строительстве используются разные виды бетона, в состав которых входят вяжущее вещество, заполнитель и вода. Для улучшения свойств бетонной смеси добавляют пластифицирующие добавки. Такие компоненты в бетонном растворе продлевают срок эксплуатации, повышают морозоустойчивость и устойчивость к воздействиям агрессивных сред. Молекулы пластификаторов органического и неорганического происхождения адсорбируются на цементных частицах и позволяют сократить количество воды в растворе.

При использовании пластификаторов уменьшается потребность вяжущего составляющего в воде и увеличивается подвижность бетонной смеси.

Недавно появившийся на рынке новый материал нанобетон принципиально мало чем отличается от обычных бетонных смесей. В его составе также есть минеральное вяжущее, заполнитель и вода. Только в качестве пластификаторов применяются наноинициаторы, представляющие собой микроскопические полые трубки в несколько атомарных слоев углеродных полимеров. Диаметр этих нанотрубок – всего несколько единиц микрон, но их прочность больше ста гигапаскалей. Кроме того, их достоинством является невосприимчивость к щелочам и кислотам. Когда наноинициаторы взаимодействуют с цементом, они кристаллизуются, армируя бетон и на молекулярном уровне изменяя его структуру.

Нанобетон - технология

Нанобетон устойчив к высоким температурам, свои характеристики он сохраняет при температуре до 800 °С. Использование в бетоне наноинициаторов улучшает физико-механические характеристики материала, повышая прочность на 150%, а морозоустойчивость – на 50%. Нанотрубки, находящиеся в структуре облицовочных плиток из нанобетона, выделяют под воздействием кислорода атомарный кислород, имеющий бактерицидные свойства.

Так как изменение физической структуры нанобетона резко снижает потребность вяжущего составляющего в воде, это позволяет в шесть раз уменьшить вес бетонных конструкций и вероятность появления трещин. Внутреннее молекулярное армирование снижает потребность в армировании бетонной конструкции.

Наноинициаторы повышают сцепление бетона с металлом, при этом они на молекулярном уровне взаимодействуют даже со слоями, подвергшимися коррозии.

Читайте также:
Ремонт автоматических гаражных и складских ворот

Рекомендуется использовать нанобетон при строительстве железобетонных конструкций от 74 м и при возведении объектов с повышенными требованиями к пожаробезопасности и сейсмоустойчивости. Благодаря плотной легкой однородной структуре, нанобетон не нуждается в гидроизоляции, а высокая прочность материала позволяет уменьшить объемы укладки нанобетона на 30%.

Так как готовые сооружения из нанобетона имеют меньший вес, чем конструкции из обычного бетона, для них не требуется мощный фундамент, а это позволят сократить стоимость строительства и трудозатраты.

Термин «нанобетон» сегодня довольно часто употребляется в строительном лексиконе. Это материал будущего, который станет в скором времени достойной заменой традиционным бетонным смесям.

Нанобетон со своими высокими физико-механическими характеристиками открывает новые возможности для проектирования и строительства. Этот строительный материал, изготовленный на основе прогрессивных нанотехнологий, отличающийся прочностью, легкостью, стойкостью к термическим перепадам, позволяет удешевить строительство новых объектов и облегчить реставрацию старых конструкций.

Нанобетонами называются бетоны разных классов и марок. Сейчас разработка технологий и рецептур на основе нанотехнологий находится на начальной стадии. Но уже есть готовые смеси нанобетонов разной прочности, которые рекомендованы к применению в различных сферах строительства

История создания нанобетона

История нанобетона

Первые успешные результаты в разработке нового строительного материала нанобетона российскими учеными были получены в 1993 году. Работа велась разработчиком Андреем Пономаревым из Санкт-Петербурга и группой ученых из других городов. На данный момент в работе над созданием новых строительных материалов на основе нанотехнологий задействованы «Наноцентр» МЭИ, ООО «Нанотроника» из Москвы, НПО «Синтетика-Строй» из города Новочеркасска и петербургский НТЦ «Прикладные технологии».

Сейчас в проекте работы ведутся в двух направлениях — создание материалов для реконструкции старых сооружений и для возведения новых зданий.

В западных странах также занимаются разработкой нанотехнологий и созданием на их основе новых строительных материалов, но только российский нанобетон может использоваться при реконструкции старых железобетонных конструкций, может восстанавливать прочность конструкции.

Нанобетон, разработанный российскими учеными, при нанесении на ж/б конструкцию имеет свойство заполнять даже ее микропоры, при этом данный стройматериал полимеризуются и восстанавливает прочность конструкции. Кроме того, новое вещество может вступать в реакцию с коррозийным слоем проржавелой арматуры и восстанавливать ее сцепление бетоном. Другим немаловажным преимуществом отечественного нанобетона перед зарубежными аналогами является более низкая стоимость.

Технология и характеристики нанобетона на видео:

Виды нанобетонов и их назначение

Класс нанобетонов включает несколько категорий:

  1. Легкие нанопенобетоны рекомендованы для использования в индивидуальном строительстве и для возведения перегородок в помещениях разного назначения.
  2. Нанобетоны средней плотности применяются в строительстве объектов, к которым выдвигаются требования повышенной прочности (мосты, дорожные и аэродромные покрытия и т. п.).
  3. Нанобетоны высокой, сверхвысокой прочности подходят для строительства несущих конструкций в жилых домах, в коммерческих зданиях, в сооружениях промышленного сельскохозяйственного назначения (обустройство лифтовых шахт, изготовление балок, ферм и др.).

Чтобы получить новые свойства материала, в состав бетона добавляются наночастицы оксида кремния, поликарбоксилата, диоксида титана, углеродные нанотрубки и фуллерены. Сейчас в России успешно развивается производство бетона с добавками базальтового фиброволокна и углеродными нанокластерами.

Нанотехнологии в строительстве: прогнозы на будущее

Эксперты считают, что при разработке новых строительных материалов на основе нанотехнологий стоит уделить больше внимания не повышению прочности бетона, которая и так достаточно высокая, а регулированию других параметров, например долговечности. Минеральные вяжущие, в частности портландцемент, имеют довольно ограниченный срок годности. По истечении короткого срока годности или при небольших отклонениях от стандартов хранения портландцемент становится непригодным для дальнейшего применения. Увеличить срок хранения сухого бетона или других строительных смесей можно с применением нанотехнологий.

Аналитики строительного рынка подсчитали, что при массовом производстве в России нанобетонов конечная стоимость новой продукции по сравнению с обычными бетонами будет выше всего на 10–20%. Но по своим потребительским свойствам новые материалы будут превосходить традиционный бетон в четыре-шесть раз. Начало промышленного производства наномодифицированного бетона должно начаться в 2015–2016 году.

Воздушный нанобетон — материал улучшенной структуры, усовершенствованная форма бетона!

нанобетон

Научно-технический прогресс с нанотехнологиями проникает во все сферы медицины, биомеханики, косметологии, электроники, телекоммуникаций, производства. Не минул он и строительной отрасли. Не так давно в строительстве появился нанобетон. Это – усовершенствованная форма бетона, изготовленная на основе новейших разработок.

В состав этого материала включены такие же составные компоненты и пластификаторы, как и в обычном бетоне. Различия заключаются в особенной форме переработки составных частиц новых бетонов на молекулярном уровне с помощью специального оборудования новейшего образца. Благодаря включению в состав наномодифицированных бетонов углеродных нанотрубок, диоксида титана, оксида кремния, базальтового волокна, фуллеренов, улучшаются характерные признаки материала и его способности.

Читайте также:
Профнастил H114 – самая высокая прочность

Свойства воздушного нанобетона

Нанобетон, как и другая нанопродукция, обладает уникальными свойствами и характеристиками, которые дают простор для творчества архитекторам и проектировщикам. Воздушный нанобетон можно применять для строительства новых зданий и для реконструкции имеющихся построек, которые под действием времени и осадков утратили свой вид и форму. Такой бетон может проникать во все поры, заполнять пустоты, которые образовались от металлической коррозии, усадки грунта. Важным свойством нанобетона является его небольшая масса, которая дает широкие возможности для разностороннего применения в высотном строительстве. Устойчивость к изменениям температур и морозу позволяет возводить строения в условиях разных климатических условий. Наномодификаторы повышают прочность и долговечность строений. Срок службы зданий из такого материала повышается до 100-500 лет с планом в 1000 лет.

ЧИТАТЬ ПО ТЕМЕ:

Размеры анкерных болтов по бетону для промышленности и дома.

Виды наномодифицированных бетонов

В понятие воздушного нанобетона входит нескольких разновидностей наномодифицированных бетонов, которые отличаются уровнем прочности и другими характеристиками. В основном наномодифицированные бетоны подразделяются на:

  • легкие;
  • средние;
  • высокопрочные и сверхвысокопрочные.

Из легких наномодификаторов возводят индивидуальные дома и внутренние перегородки.

Нанобетоны среднего уровня плотности наделены большой прочностью, что позволяет их применение при производстве дорог, аэродромных покрытий.

этапы изготовления воздушного бетона (1-4) этапы изготовления воздушного бетона (5-8)

Наномодификаторы повышенной прочности применяют в строительстве высотных зданий и перекрытий, мостов, несущих конструкций, перекрытий, ферм.

ЧИТАТЬ ПО ТЕМЕ:

Добавка в бетон для водонепроницаемости – лучшее решение проблемы его разрушения с течением времени.

Что нас ожидает?

Благодаря нанобетону, планируется создание таких строений, которые будут в буквальном смысле слова «дышать» и способствовать выводу вредных компонентов наружу. Но в тоже время такие строения будут сохранять благоприятный микроклимат и тепло в помещении. Введение в бетон полимерных наночастиц будет препятствовать разрушению строений при землетрясениях, военных действиях. Уникальные свойства нанобетонов приведут к тому, что строения смогут самовосстанавливаться в различных условиях. К тому же повысится срок службы таких конструкций до 1000 лет.

Применение

Такое ожидает нас в будущем, а сегодня воздушный нанобетон дает возможность для строительства:

  • высотных зданий и небоскребов с каркасом из монолитного бетона;
  • частных домов любого формата;
  • подземных парковок;
  • метрополитенов и подземных переходов;
  • большепролетных висячих мостов;
  • больших торговых и выставочных комплексов, павильонов, рынков;
  • шахт лифтов;
  • платформ для нефтедобычи и газодобычи;
  • гибридных строительных конструкций;
  • дорог и подъездных путей, покрытия аэродромов.

Вывод

Воздушному нанобетону принадлежит будущее. Его применение часто связано с использованием отходов железорудной и металлургической промышленности, угледобычи, переработки камня, других материалов. Сырьевой утиль удешевляет стоимость готового наноматериала, параллельно решая вопросы экологии и безопасности. Наномодификаторы снижают состав цемента и других составных компонентов в бетонной смеси.

Нанобетон и нанотехнологии в изготовлении бетона

Ключевым стройматериалом является бетон. К одному из множества его разновидностей относят воздушный нанобетон. Инновационные добавки — наноинициаторы при использовании нанотехнологий превращают растворы в материал с новыми физическими и механическими свойствами и особой сферой применения. Их прочность, маловесность, термоустойчивость заставляют отказываться от традиционных стройматериалов. Благодаря современным разработкам, стены строений приобретут способность «дышать», сохраняя тепло, самовосстанавливаться и служить людям по 1000 лет.

Что такое нанобетоны?

В 1993 году петербургский ученый Пономарев А. Н. впервые опробовал новый состав. Дальнейшие исследования продолжились в Москве, Новочеркасске, Кемерово и в западных странах. Понятие нанобетонов собирательное. Это не отдельно взятый уникальный раствор. В широком смысле — это набор наноматериалов и методов, используя которые получают различные свойства композитов.

Применение современного оборудования обеспечивает изменения на молекулярном уровне, и состав приобретает уникальные свойства благодаря особой структуре вещества. Базовой матрицей может выступать не только бетон, но и другие минеральные вяжущие вещества, например, гипс. Высочайшая прочность при низком весе материала, морозоустойчивость и экстремальные перепады температуры — наиболее ценные качества наномодифицированного камня.

История разработки

Впервые в России высокотехнологичный материал был сконструирован в 1993 году. Разработал нанобетон ученый А. Пономарев, выходец из Санкт-Петербурга. На сегодняшний день большое число компаний, фирм и центров трудятся над усовершенствованием материалов на основе нанотехнологий. Строительство продвигается по двум ветвям — для обновления старых объектов и для постройки современных зданий.

Читайте также:
Проекты домов с внутренним двориком: элегантный сельский коттедж от Studio MWA

В России изобрели специальную технологию использования нанобетона, при которой в процессе нанесения на железобетонную конструкцию заполняются все микропоры, что позволяет восстановить прочность заготовки. Помимо этого, усовершенствованный материал взаимодействует с разрушенным слоем арматуры и восстанавливает ее сцепку с бетоном. Цена на бетон в Зеленограде

и вообще по России намного ниже, чем за рубежом.

Как изменяли состав смеси?

Наноинициаторы

Повышение эксплуатационных характеристик происходило благодаря подбору цементной составляющей и специальным добавкам. Последние условно назвали строительной фиброй. Они различны по методу изготовления, составу, техническим качествам. Прорыв в нанотехнологиях совершили фуллерены и подобные им материалы. Это огромные каркасные молекулы из углеродных атомов (нанотрубки). Классификация включает следующие виды:

Углеродная нанотрубка имеет вид каркаса с молекулами, которые бывают разных видов.

  • Стальная (самая прочная).
  • Полимерная (устойчивая к коррозии и дешевая).
  • Базальтовая и из щелочностойких волокон.
  • СМВ — сверхвысокомодулярные полиарамидные волокна.
  • Высокомодулярные углеродные волокна.

Технологии

Применение новых пластификаторов привело к минимизации потребления воды в строительном растворе. Это значительно облегчило материал и повысило подвижность состава, что исключило вероятность образования трещин. Воздушные бетоны относятся к разным маркам и классам. Разные вариации рецептур открывают неограниченные возможности применения. и продолжают изучаться. В условиях лаборатории нанодобавки запускают каскад реакций, которые, в конечном итоге, обеспечивают высокую прочность без надобности армирования. Этот этап технологического процесса получил свое определение.

Дисперсное самоармирование — это обретение сверхпрочности за счет разрастания кристаллов минерального вещества, спровоцированного нанодобавками.

Развитие технологий идет в нескольких направлениях, среди которых укрепление железобетона преобразованной арматурой.
Технологии развиваются в нескольких направлениях к которым можно отнести:

  • добавление специальных ингредиентов;
  • нанесение защитных покрытий особых свойств на готовые основы;
  • укрепление железобетона преобразованной арматурой.

Характеристики

В таблице представлены основные качества усовершенствованного камня и его достоинства:

Свойства Комментарии Преимущества
Прочность В 1,5 раза выше простого бетона Долговечность
Разрушает только интенсивный и длительный ультразвук
Устойчивость к температурным изменениям Интервал воздействия — от -180 до +800 градусов Цельсия Использование в экстремальных условиях
Бактерицидность Выделяет атомарный кислород Поддерживает особый микроклимат
Крепкое сцепление бетона и металла Проникает к участку коррозии, восстанавливая прочность Реставрационные работы
Малый вес Обеспечивается уменьшенным объемом воды в растворе Облегчение всей конструкции, удешевление стройки за счет менее мощного фундамента
Однородность структуры Не дает трещин, расслоения, надломов Возможность использовать метод литья
Водонепроницаемость Не требует гидроизоляции Не пропускает влагу внутрь помещений
Огнеупорность +800 градусов Цельсия Пожаробезопасность
Химическая устойчивость к кислотам и щелочам В результате взаимосвязи наночастиц Использование в агрессивной среде
Низкая стираемость За счет однородности и плотности массы высокая удароустойчивость Хорош для дорожных и напольных покрытий

Нанобетон в современном строительстве

Нанобетон в современном строительстве

Нанобетон в современном строительстве В современном строительном материаловедении уже существует несколько новых видов бетона, получивших название «нанобетон». Чтобы улучшить свойства, качества и прочность различного бетона к нему добавляют наночастицы оксида кремния, поликарбосиликата, диоксида титана, углеродные нанотрубки, генномодифицированные почвенные бактерии. В России, в настоящее время, изготавливают разный бетон с добавлением базальтового фиброволокна, на поверхность которого наносятся углеродные нанокластеры. С применением такого бетона был отремонтирован мост через Волгу в 2007 году. Добавки диоксида титана широко используются в технологии производства цементов, красках и других строительных материалах. В результате воздействия солнечного света наночастицы диоксида титана выступают в роли фотокатализатора, преобразующего пары воды и атмосферный кислород в атомарный кислород. Выделяющегося в результате этой реакции активного кислорода достаточно для уничтожения бактерий, окисления и разложения органических загрязнений, дезодорирования помещений. Здания из цементных композитов с наночастицами диоксида титана сохраняют цвет в течении долгого времени, несмотря на воздействие агрессивного городского окружения. Дороги и здания из таких видов бетона строят в Европе начиная с 1990-х годов. «Следующие поколения строительных конструкций будут гибридного типа, в составе одного материала смогут содержаться разные вещества — бетон, металл, полимеры с нанодобавками, – сказал Юрий Баженов, заведующий кафедрой технологии вяжущих веществ и бетона МГСУ в интервью корреспонденту журнала «Российские нанотехнологии» Ольге Баклицкой. – Почему нас прельщают наноматериалы? Потому что они используются как добавки небольшими количествами. Их не требуется производить сотнями тонн, как щебень и цемент. Материалов немного, вложений мало, а результат удивительный. Поэтому нам весьма интересно заниматься наноматериалами». Чтобы закрыть тему бетона мы поинтересовались у эксперта «Роснано» Бориса Гусева, почему эта корпорация не поддержала еще ни одного проекта по нанобетону, если этот материал такой перспективный? Вот что он ответил: «В «Роснано» рассматривается заявка на производство мелкозернистых бетонов с наночастицами диоксида кремния. Пока заявка прошла только первый этап рассмотрения. Возникли вопросы, связанные с доработкой и дополнением поданных материалов».

Читайте также:
Смарт-часы для детей с GPS — обзор

Виды и область применения

Сверхпрочные свойства материала позволяют применять его при строительстве высоток или аэродромных платформ.
Инновационный состав классифицируется по плотности на такие разновидности:

  • легкий;
  • средний;
  • прочный;
  • высокопрочный.

В зависимости от поставленных целей и задач для возводимого сооружения берут соответствующий наноматериал. Для частных зданий, внутренних перекрытий применяют облегченные варианты. Дорожные, аэродромные полосы, платформы для добычи нефти и газа, подъездные пути требуют более прочной формы. Мощные железобетонные конструкции, мосты, высотки — удел сверхпрочного нанобетона. С успехом он применим в строительстве в районах повышенной пожароопасности и в сейсмически нестабильных зонах.

Наномодифицированный бетон

В цементные смеси, для улучшения качественных характеристик готовых изделий, можно добавлять непосредственно модифицированную базальтовую фибру вместе с другими компонентами. Однако, в 2008 году (после успешного завершения реконструкции моста, см. фото ниже) разработана и запатентована оптимальная рецептура сухой смеси готовых добавок к основному составу цемент-песок-вода.

В 2007 году была завершена реконструкция моста через р. Волга в г. Кимры, где впервые в промышленных масштабах применяли БЛН

Характеристики

Бетон, изготовленный с использованием этой добавки, называется: бетон легкий наноструктурированный (БЛН) – конструкционный строительный материал, обладающий при этом малым весом. Особых условий для применения ССГД не требуется.

Высокотехнологичный прочный нанобетон может быть изготовлен своими руками непосредственно на рабочей площадке, путём добавления ССГД в автомиксер согласно инструкции.

Основные параметры полученного таким способом стройматериала варьируются в следующих диапазонах:

Физико-механические показатели легкого наноструктурированного бетона в возрасте 28 дней согласно ТУ 5789-035-23380399-2008.

  1. За счет повышенной несущей способности, при сравнительно малом весе конструкции, снижаются расходы по армированию на 30% и более. Потому как требуемый диаметр стержней будет меньше, а также меняется и схема армирования.
  2. Уменьшается нагрузка на фундамент, что позволяет делать его не таким массивным. Увеличивается количество вариантов для реконструкции зданий без изменения их оснований.
  3. Сооружения, построенные из БЛН, не требуют дополнительной гидроизоляции. Имеют низкую пожарную опасность. А за счет своей структуры, получаемой посредством микродисперсного армирования, значительно повышается трещиностойкость и упругость материала, и в целом надежность зданий. Рекомендовано для использования на сейсмоопасных территориях.
  4. Общая экономия при строительстве из БЛН, достигается за счет упрощения и ускорения работ при возведении крупных сооружений, а также снижения затрат на транспортировку, опалубку.

Работы по реконструкции моста в г. Кимры

Область применения

Бетон легкий наноструктурированный, разрабатывался в первую очередь для применения в строительной промышленности, и соответствует всем нормам СанПиН для строительных материалов.

Пример рецептуры с добавлением ССГД и полученные технические характеристики бетона

С учетом существенной стоимости БЛН, экономически целесообразно использовать его:

  • При строительстве высотных сооружений;
  • В мостостроении, дорожных работах и при возведении гидротехнических объектов;
  • На сейсмоактивных территориях, вне зависимости от климатического районирования.

Но при желании, применять можно и в частном строительстве, и в быту. Например, высокий показатель удобоукладываемости позволяет создавать изделия путем литья и другими способами. Так, этот материал начали использовать для изготовления оригинальных предметов интерьера, а также столешниц, моек и других изделий.

Направления развития

Кроме строительства сфера применения стремительно расширяется, как и разработки новых форм воздушного раствора. Композиционные покрытия на основе нанобетона применяются для канализационных сооружений, где очевидно действие агрессивной среды. В результате бетон не разрушается, а металл не ржавеет. Многослойный композит подходит для полов и стен зданий общественного назначения — торговых и административных центров, парковок, школ.

Возможность нанесения путем пневмонабрызга позволяет укреплять разнообразные поверхности и использовать наноматериал как клей.

Модифицированный искусственный камень не токсичен, обладает бактерицидными и водоотталкивающими качествами, поэтому его используют в конструкциях, несущих питьевую воду. Новым направлением стало изготовление композитной арматуры. Она активно приходит на смену стальной. Используя хорошую пластичность нанобетона, методом литья создают оригинальные бытовые мелочи — столешницы, вазы, мойки, плафоны.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: