05 марта 2016г.
Строительные материалы с применением нанотехнологий при производстве бетона, имеющие высокие показатели физических свойств и являющиеся экономически выгодными – вот что необходимо для отечественной строительной индустрии. Многие капитальные строения, построенные 40-50 лет назад беспощадно разрушаются под воздействием времени, а также внешней среды и требуют полной замены, либо капитальных ремонтов.
Этот материал – недавно появившийся нанобетон – результат разработок российских ученых, состав которого отличается от состава традиционного бетона введением наноинициаторов, которые изменяют структуру материала на молекулярном уровне. Они представляют собой углеводородные полимеры-трубки полой формы диаметром равным несколько микрон и толщиной стенок несколько атомов.
Созданный материал прочнее в 1,5 раза, легче, морозоустойчивее и выдерживает высокие температуры, сохраняя свои характеристики до 700˚С, а также устойчив к воздействию агрессивных сред, практически не взаимодействует с кислотами и щёлочами.
Потребность вяжущего составляющего в воде снижается за счет изменения физической структуры нового материала, что ведёт к уменьшению веса бетонных конструкций практически в шесть раз. Наличие внутреннего молекулярного армирования не только снижает процент армирования бетонных изделий, но и восстанавливает сцепление бетона даже с проржавелой арматурой. Дефекты в виде коррозии, микротрещин и другие поврежденные участки заменяются нанобетоном, тем самым увеличивая срок эксплуатации конструкции.
Существенным преимуществом нанобетона является его экономическая эффективность, которая определяется далеко не стоимостью материала, ввиду того, что его цена выше. Она обусловлена низкими материальными затратами на средства, заработную плату, связанную с возведением фундаментов. При использовании нанобетона в 2-3 раза снижается стоимость на эти работы за счет массы, которая примерно в 6 раз ниже, чем у традиционного бетона, а также отсутствует необходимость в установке нового технологического оборудования и технологических процессов, так как они являются аналогичными при производстве обычных бетонов. Отпадает необходимость устройства гидроизоляции, ввиду того, что нанобетон имеет лёгкую, плотную структуру. Понижается стоимость транспортировки от завода производителя до места строительства за счет низкой массы нанобетона.
Широкое применение нанобетонов повышает возможность архитектурного проектирования уникальных строительных объектов. Повышается перспектива создавать объекты любых форм, этажности, не создавая большого давления на грунт. При применении традиционных бетонов большой вес здания может привести к смещению грунтов и подвижке его верхних слоев. Целесообразнее применять нанобетон в конструкциях высотой от 70 метров.
С использованием нанобетонов открываются широкие возможности вести строительство в сейсмических зонах или в районах с повышенным развитием рельсового транспорта. Он может применяться на севере нашей страны, где преобладают низкие температуры.
На сегодняшний день существует три разновидности нанобетона, такие как нанобетон легкий, средней прочности и высокой.
Легкий нанобетон обладает минимальной теплопроводностью, сберегает тепло. При использовании такого бетона появилась возможность строить, например 6 этажные здания, в то время как при использование такого же легкого бетона, но без наноинициаторов, применимо только при одноэтажном строительстве.
В Табл.1 приведено сравнение характеристик легкого нанобетона и традиционного легкого
бетона.
Таблица 1
|
Параметры
|
Характеристики легкого
нанобетона
|
Характеристики традиционного легкого бетона
|
|
Прочность на сжатие
кг/см2
|
30-60
|
45-50
|
|
Плотность кг/м3
|
1200-1600
|
595-605
|
|
Теплопроводность Вт/м2/град
|
Меньше 0,2
|
0,14
|
Легкий нанобетон применяется в следующих областях:
·
малоэтажное строительство;
·
возведение мостов;
·
теплоизоляция трубопроводов;
·
пожаростойкое теплоизоляционное строительство;
·
теплоизоляционная облицовка зданий;
·
ограждающие конструкции.
Пример строительства с использованием легкого нанобетона может служить реконструкция Кимрского
моста, в результате чего был достигнут
показатель объемного
веса нанобетон всего 1,5 т/м3, что позволило существенно уменьшить вес конструкции, оставив
все прочие характеристики заданными.
Нанобетон средней прочности применяется в основном при возведении таких конструкций, как мосты и дорожные полотна.
При его применении возможно
в 2 раза облегчить
конструкцию мостов и в десятки
раз повысить его надежность.
Тяжелый нанобетон обладает высокой прочностью и в дополнение
является ударопрочным. Применяется при строительстве несущих конструкций, лифтовых шахт, а также в тех областях, где необходимы
длительный срок эксплуатации и высокая прочность
зданий и сооружений. На Рисунке 3 слева представлена структура обычного тяжелого бетона и справа тяжелого нанобетона.
В Табл.2 приведено сравнение характеристик тяжелого
нанобетона и традиционного тяжелого бетона.
Таблица 2
|
Параметры
|
Характеристики тяжелого нанобетона
|
Характеристики традиционного тяжелого бетона
|
|
Водонепроницаемость, W
|
16-20
|
8
|
|
Прочность на сжатие
МПа
|
140-210
|
35
|
|
Пористость %
|
0,5-1.5
|
6-15
|
Нанобетон открывает новые возможности для проектирования и строительства зданий
и сооружений. Подсчитано, что стоимость
нанобетона будет примерно
на 15% выше обычного
бетона, но по своим физико- механическим свойствам он будет превосходить примерно
в 5 раз. Массовое производство нанобетона в России планируется на 2016 год.
Список литературы
1.
http://proftula.ru/articles/184/32630/
2.
http://www.s-sm.ru/main/articles/nanotehnologii_v_stroitelstve_nanobeton/
