Динамическое самоармирование бетона при строительстве промышленных сооружений и зданий

Применение в бетоне нано-композиционных пластификаторов позволяет существенно улучшить характеристики бетона и уменьшить стоимость строительных работ. Твердение бетона сопровождается дисперсным взаимодействием коллоидных частиц, от которого зависит характеристика бетона после завершения гидратации цементных вяжущих. В свою очередь, силы дисперсионного взаимодействия имеют электростатическую природу, при этом напряженность поля при таком взаимодействии составляет 10 В/м. Но значения этих сил могут существенно отличаться и в большую сторону - при определенных условиях и при наличии частиц топологической формы, имеющих при этом необходимые значения диэлектрической проницаемости. При этом происходят резонансные усиления поля вблизи поверхности частиц.

Усиления поля в бетоне приводят к пространственным изменениям в процессах образования соответствующих кристаллогидратов (собственно цементного камня). Такими частицами могут являться углеродные нанотрубки и крупные многослойные полиэдральные наночастицы — астралены. Введение таких частиц в бетоны в самом незначительном количестве приводит к росту в бетоне протяженных образований длиной в сотни мкм. Наличие таких образований является ничем иным, как микродисперсным самоармированием бетонов, что приводит к соответствующему упрочнению и качественному уменьшению ценовой планки за куб бетонов при производстве на основе нанодобавок, а также снижению вязкости и повышению эффективности подачи смесей посредством автобетононасоса . Но вводить какие-либо серьезные технологические изменения по отношению к применяемым бетонам в широкую строительную практику - задача крайне трудоемкая и затратная по стоимости. В этом смысле появление в бетонах добавок-направление неперспективное, поскольку суспензии чувствительны и к изменениям уровня активности водородных ионов в воде и к температуре среды. Колебания свойственных бетону показателей могут приводить к агрегации взвешенных наночастиц и к выпаданию осадков. Поэтому гораздо более перспективна заливка опалубки бетонами, изготовленных с использованием структурирующих инициаторов: нанесение на носители и использование комбинированных добавок невысокой стоимости. Параллельно решается задача разбавления, необходимого для равномерного распределения малого количества необходимых наноинициаторов по объему и эффективной заливки бетоном. В этом случае распределение достигается привычным механическим перемешиванием.

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

Диспергированные пластификаторы позволяют создавать новые марки высококачественных бетонов с максимально высокими служебными параметрами, но этот же инструмент может быть использован и для решения задач снижения планки себестоимости за куб бетона с силикатным модификатором при приготовлении обычного товарного бетона. Так, для производства бетона марки В45 обычно требуется не менее 550 кг портландцемента М500, но с использованием пластификатора позволяет снизить необходимое количества цемента до 400 кг. При этом происходит динамическое дисперсное самоармирование бетона. В качестве фибры наноинициаторов применяют высокомодульные базальтовые волокна 100-500 мкм на основе серийного производства базальтовой микрофибры и порошковых волокон с еще более высокими показателями по прочности .