Серьезный вызов

Серьезный вызов

В России разработали нанобетон для заливки в условиях отрицательных температур

Инженеры Военного учебного центра Дальневосточного федерального университета (ВУЦ ДВФУ) вместе с коллегами из Российского университета дружбы народов (РУДН) разработали бетонную смесь с нанодобавками для возведения монолитных конструкций высотой до десяти этажей. Заливать бетон можно в условиях очень влажного климата при температурах до минус пяти градусов — то есть, в обстоятельствах, традиционно проблематичных для возведения монолитных зданий.

Заливка бетона при отрицательных температурах — серьезный вызов для строительной индустрии. Вода в составе бетона может замерзнуть, что нарушает текучесть бетонной смеси, которая в этом случае «схватится» неправильно, с образованием комков. Заливка при температуре ниже плюс пяти градусов уже требует специальной методики. Нарушение технологии снижает характеристики монолитных конструкций, которые разрушаются преждевременно. В связи с этим инженеры предлагают вводить в состав бетонной смеси добавки российской разработки (гиперпластификаторы), свойства которых улучшены с помощью нанотехнологий. Такой состав бетона поможет сохранить прочность и долговечность бетонных конструкций, возводимых на холоде, без удорожания технологического процесса.

«Характеристики новой нано-смеси соответствуют потребностям гражданского строительства и в целом превосходят нормативные требования. Бетон можно использовать для возведения гражданских конструкций высотой до десяти этажей в условиях высокой влажности, что делает разработку актуальной для строительных работ, к примеру, на юге Дальнего Востока России. Смесь быстро схватывается, бетонный камень получается более плотным, без комкования, и обладает гелевой пористостью, то есть размер его пор меньше технологических капиллярных у обычных бетонов. Таким образом, в новый бетон не проникает влага, которая разрушает обычный бетон. Свойства бетонного камня останутся неизменными на протяжении 50 лет», — говорит один из авторов работы, профессор ВУЦ ДВФУ, победитель XIII Всероссийского конкурса «Инженер года-2018» подполковник Роман Федюк. По словам ученого, новая бетонная смесь содержит меньше цемента, который заменили на зольные отходы энергетических производств и отсевы дробления песка, что делает бетон более экологичным. Технологические свойства новой смеси аналогичны смесям, которые содержат цементы высоких марок, отметил Роман Федюк.

Инженеры рассчитали пропорции модифицированных добавок опытным путем, расчет уточнили с помощью математических моделей. Благодаря выверенному составу смеси удалось повысить морозостойкость бетона и решить проблему его повышенной текучести, которая в условиях низких температур становится причиной комкования бетона (сегрегации) и снижения прочности заливаемой конструкции. При этом в смеси использовали до 40 процентов меньше воды, повысили прочность и плотность бетонного камня. Высокая плотность и гелевый размер пор были достигнуты не только благодаря нанодобавкам, но и за счет технологии дополнительного измельчения частиц бетонной смеси — установку для измельчения также разработали в ДВФУ.

Разработчики технологии уже проверили свойства смеси в реальных условиях: в процессе полевого исследования они построили перекрытия и несущие конструкции пятиэтажной парковки. Бетонный камень застывал 28 дней в естественных условиях при перепадах температур от плюс пяти до минус шести градусов, итоговый результат полностью соответствует заявленным стандартам.

В качестве добавок ученые использовали уже хорошо известные в строительной индустрии компоненты, свойства которых они улучшили наночастицами. Так, смолу нафталин формальдегида усилили свойствами диоксида кремния, в итоге бетон получился прочнее и может дольше сохранять эксплуатационные характеристики. Также в смесь добавили омыленную древесную смолу и нитрат натрия.

Примечательно, что, по словам разработчиков, построенные с применением новой технологии объекты не потребуют капитального ремонта в течение 50 лет. На следующем этапе исследований ученые планируют разработать бетонную смесь для заливки при минус пятнадцати градусах.

Справочно:

В ВУЦ ДВФУ создана научная школа по разработке интеллектуальных композитов для специальных сооружений и гражданского строительства. В основе подхода — природоподобие искусственных материалов: бетон, по задумке разработчиков, должен обладать прочностью природного камня. Этот принцип разрабатывается современной наукой геоникой (геомиметикой). Ее основы заложены профессором Валерием Лесовиком из БГТУ им. В.Г. Шухова, членом-корреспондентом Российской академии архитектуры и строительных наук, и развиваются учеными-инженерами в Москве, Казани и на Дальнем Востоке. Новый бетон разработан согласно принципам геоники.

Еще по теме:
  • Кирпичный диспут

    Эксперт «СГ» о новой технологии использования отходов в производстве стройматериалов

  • Повезло с щебнем

    Затраты грузоотправителей на его перевозку сокращаются

  • В ожидании взлета

    Применение пенополистирола в строительстве может заметно возрасти

  • Подойти с умом

    Как выбирать строительную площадку для нового производства

Цитата
Владимир Якушев
Глава Минстроя России
Владимир Якушев
Коммунальщики задолжали ресурсоснабжающим организациям около 150 млрд. Задолженность тех, кто должен заплатить за эти услуги, около 1 трлн рублей. Чувствуете дисбаланс? Это — деньги, которые ушли из отрасли, их сегодня там нет. Когда мы ругаем коммунальщиков, мы всегда должны задумываться: а вовремя ли мы заплатили за все услуги?
Княжевская Юлиана
Княжевская Юлиана
Председатель Комитета по архитектуре и градостроительству Москвы
Опрос СГ

Что в первую очередь поможет застройщикам в условиях коронавируса и ослабления рубля?


Показать результаты