Строительные статьи

08.10.2008 19:14:45

Нанотехнологии против хрупкого разрушения бетона

На правах рекламы

В наше время на службе у материаловедов находятся самые последние достижения современной науки. Их использование даёт возможность создавать принципиально новые продукты, позволяющие пересмотреть традиционный подход к производству бетона. Как, например, недавняя, буквально революционная, разработка кафедры ТСиК СПБГАСУ, возглавляемой д. т. н. Ю. В. Пухаренко, предлагающая применение, так называемых, наномодификаторов (продукт нанотехнологий) в качестве добавок для простых бетонов.

Применение наномодификаторов позволяет сократить количество цемента в бетонной смеси при сохранении всех необходимых характеристик по удобоукладываемости, прочности, долговечности и, что самое главное, трещиностойкости. Таким образом, основная идея использования наномодификаторов не только в существенной экономии средств (порядка 200 руб. на 1 м3 бетонной смеси), но и, в первую очередь, в создании высококачественного бетона даже при крайне низком качестве цемента, которое сегодня является одной из ключевых проблем производителей бетона.

Чтобы компенсировать нестабильность цемента и получить бетонную смесь необходимой прочности технологам приходится завышать расход цемента, что автоматически понижает характеристики долговечности — водонепроницаемость и морозостойкость. Тем не менее, даже при этих условиях существующие нормы по этим показателям удается выдерживать. Чего нельзя сказать о трещиностойкости, которая страдает из-за перерасхода цемента больше всего. Применение наномодификаторов — практически единственный способ для решения проблемы, на которую у нас пока попросту закрывают глаза.

По мере перехода строительного рынка на высокомарочные бетоны, который, по мнению специалистов, неизбежен, ситуация будет усугубляться. Повышение класса бетона потребует дополнительного увеличения и без того завышенного расхода цемента со всеми вытекающими отсюда последствиями. И примеров появления трещин в конструкциях достаточно много — даже при использовании бетонов средних классов по прочности (В25–35). Конечно, при создании сложных конструкций, предъявляющих к бетонам требования повышенной прочности, вопрос не ограничивается применением только наномодификаторов, здесь необходимо применение дисперсной арматуры для обеспечения вязкого разрушения конструкций. Но подход к самой бетонной матрице всё равно остается неизменным: обеспечить заданные характеристики с минимальным расходом цемента для предотвращения хрупкого разрушения конструкций, имеющего самые непредсказуемые и неприятные последствия. Устранение этих последствий связано с существенными дополнительными затратами на усиление конструкции, изоляцию трещин, которых вполне можно избежать, если грамотно подойти к вопросу проектирования бетонной матрицы для фибробетона.

В Санкт-Петербурге существует положительный опыт применения наномодификаторов. В течение 2 лет ООО «Бетон» поставил более 20 000 м3 наномодификаторов на стройки города. В компании крайне довольны результатами и убеждены, что будущее за наномодификаторами. Тем не менее, говорить об их широком применении, равно как и о многих других не менее эффективных разработках материаловедов, пока рано.

В чём же причина такой невосприимчивости рынка? Помочь разобраться нам в этом вопросе мы попросили новаторов, смело внедряющих новые технологии в производство, технологов ООО «Бетон» Жанну Викторовну Беляеву и Анну Юрьевну Ковалёву.

Анна Ковалёва: Одной из основных причин я бы назвала разобщённость участников строительного процесса и, как следствие, полный информационный вакуум, в котором оказывается каждый из них. Для обеспечения прочностных проектных характеристик бетонов класса В45 и выше производители предлагают бетон, имеющий хрупкое разрушение, перенасыщенный цементом низкого качества. При этом отсутствует информация о том, что предлагают материаловеды как альтернативу. Но рынок идёт вперед, высокомарочных бетонов применяется всё больше и больше, и рано или поздно нам всё же придется начать решать вопросы коллегиально.

Жанна Беляева: Мы сами пытаемся вести переговоры с проектировщиками, и иногда весьма успешно. Но, конечно, подобных единичных прецедентов недостаточно, для того, чтобы вывести отрасль на качественно новый уровень.

Общаемся мы и с другими производителями. Но внедрение новых добавок, тем более структурированных, это большaя ответственность, физические и материальные затраты. И в условиях отсутствия доступной, достоверной информации рисковать никто не хочет.

А. К.: Здесь всё дело упирается в так называемый «Регламент на бетонирование конструкций». Составители регламента часто вынуждены руководствоваться нормативной документацией, которая не всегда соответствует современному уровню производства. Таким образом, технологам сегодня приходится работать, согласуясь с морально устаревшим документом, разработанным на основе старых материаловедческих баз, обойти который практически невозможно, и который встаёт непреодолимой преградой на пути внедрения новых технологий.

Если говорить о каких-то технических сложностях, связанных с применением наномодификаторов, то их как раз нет. Лишь более высокая культура производства, чем та, к которой мы привыкли. Необходимо повысить уровень специалистов, оснастить заводы современными управляемым оборудованием с системами автоматического и точного дозирования, возможностью изменения схемы загрузки компонентов, то есть всё то, что должно быть нормой для любого бетонного производства.

Существуют и определённые технологические тонкости при работе с наномодификаторами. Например, поскольку песок и щебень имеют запылённость, то на границе контакта «заполнитель — цементный камень» снижается прочность сцепления, и в результате прочность бетона. Чтобы этого избежать, достаточно лишь изменить схему загрузки материалов в бетоносмеситель: загрузить заполнитель, а затем воду и перемешать. В этом случае смытая пыль останется в структуре как уплотнитель, а за счёт очистки зёрен заполнителя увеличится прочность сцепления и, следовательно, прочность бетона. По такому же принципу осуществляется и введения наномодификаторов — с водой на заполнитель, что позволяет распределить его равномерно и улучшить эффект пластификации бетонной смеси, повысив, тем самым, прочностные характеристики.

Это лишь один небольшой пример, а таких технологических нюансов возникает очень много, но информацию о них мы будем получать опытным путём.

Ж. Б.: Нам бы очень хотелось, чтобы круг организаций, использующих наномодификаторы, расширился. Тогда, обмениваясь опытом, мы бы смогли учесть и описать все технологические моменты, связанные с их применением, тем самым, облегчив дальнейшее продвижение наномодификаторов на рынок.

    Была ли полезна информация?
  • 2499
Автор: @Сергей Эстрин
Яндекс.Директ