AllPHP

Микро-армирование бетонов при промышленном строительстве

Использование в бетонах нано-композиционных модификаторов позволяет значительно улучшить характеристики бетона и снизить стоимость производства. Твердение бетона сопровождается дисперсным взаимодействием коллоидных частиц, от которого зависит, в том числе, плотность структуры и характеристика бетона после завершения процессов гидратации цементных вяжущих. Силы дисперсионного взаимодействия имеют электростатическую природу, а напряженность поля при таком взаимодействии в среднем составляет 10 В/м. Но значения этих сил могут значительно отличаться - при некоторых условиях и при наличии частиц особой топологической формы, имеющих при этом необходимые значения проницаемости. При этом происходят резонансные усиления поля вблизи таких частиц.

Усиления полей в бетоне приводят к изменениям в процессах образования кристаллогидратов (собственно цементного камня). Такими частицами могут являться углеродные нанотрубки определенной формы и полиэдральные наночастицы фуллероидного типа — астралены. Введение таких частиц в бетоны в самом незначительном количестве (менее, чем 10%) приводит к росту в бетоне образований длиной в сотни мкм. Наличие таких образований является микродисперсным самоармированием бетонов, что приводит к упрочнению и качественному снижению ценовой характеристики за куб бетона при изготовлении на основе нанодобавок, а также снижению вязкости и повышению эффективности транспортировки смесей автобетононасосом . Однако вводить какие-либо серьезные технологические изменения по отношению к используемым бетонам в практику - задача трудоемкая и затратная по стоимости. В этом смысле появление в бетонах тонких добавок-направление неперспективное, поскольку суспензии сильно чувствительны и к изменениям активности водородных ионов и к температуре среды. Колебания свойственных бетону показателей могут приводить к агрегации наночастиц и к выпаданию уже бесполезных осадков. Поэтому перспективна заливка конструкций бетонами, полученных с применением структурирующих инициаторов: предварительное их нанесение на твердые носители и использование сухих комбинированных добавок небольшой стоимости. Параллельно решается задача последовательного разбавления, необходимого для равномерного распределения малого количества наноинициаторов и эффективной заливки бетоном. В этом случае необходимое распределение достигается перемешиванием.

Носителем в бетонах может быть и песок, в этом случае распределение фибриллярной структуры бетона по направлениям носит практически изотропный характер и микроармирование бетонов наблюдается на протяженности сотен микрон. Но если в качестве носителя выбирать микроволокна (строительные микрофибры), стоимость которых несколько выше, то неожиданно возникают новые возможности. Т.е. микрофибра сохраняет свои достоинства как удобный материал, а с другой стороны, волокно в процессе созревания бетона разрастается в преимущественном направлении расположения этого конкретного волокна, усиливая эффекты армирования.

Модифицированные пластификаторы позволяют создавать новые марки качественных бетонов с максимально высокими служебными параметрами, но этот же инструмент может быть использован и для уменьшения планки стоимости куба бетонов с неорганическим модификатором при приготовлении обычного товарного бетона. Так, для изготовления товарного бетона марки В45 требуется не менее 550 кг портландцемента М500, но с использованием модифицированного пластификатора позволяет снизить необходимое количества цемента до 400 кг. При этом происходит самоармирование . В качестве микрофибры-носителя инициаторов применяют модульные базальтовые микроволокна длиной 100-500 мкм на основе базальтовой микрофибры и порошковых волокон с более высокими характеристиками по прочности на растяжение.