Перспективы использования структурированного бетона в промышленном и жилищном строительстве
Методы воздействия на структуру бетона открыли возможность изготавливать бетоны с предопределенными физико-химическими свойствами.
Основные преимущества облегченного нано- структурированного бетона в строительстве зданий и сооружений
Повышаются несущие способности отдельных конструкций, вследствие чего уменьшаются объемы укладки бетона не менее, чем на 30%.
Изменяется система армирования и уменьшается количество потребляемой арматуры.
Из конструкций сооружений исключается специальная и общая гидроизоляция.
Снижаются затраты на элементы опалубки и увеличивается эксплуатационный ресурс.
Обеспечивается экономия затрат при монтаже сейсмоизоляторов за счет уменьшения их количества
Нано-бетоны- это не конкретный бетон, а обозначение, присвоенное бетону, который каким-то образом связан с наноматериалами. Синергические эффекты использования технологических инструментов позволили создать , в том числе, качественные бетоны с высокими параметрами, применение которых предоставляет возможность уже в настоящее время значительно изменить подходы к проектированию различных объектов, в том числе транспортных (автодорожные мосты), высотных сооружений (высотные здания из монолитного железобетона ) и сейсмоустойчивых сооружений, обеспечивая экономический эффект.
Наноструктурирование цементно-песчаного бетона
Структурированные цементные бетоны представляют собой величайшее открытие, позволившее изменить и развивать сферу обитания человечества. Бетонам можно дать определение как компонентным композиционным стройматериалам на основе минеральных вяжущих, свойства которых определяются видом, размерностью и характером компонентов, взаимодействующих в бетоне. При этом одним из самых существенных факторов, определяющих свойственные бетонам показатели, является учет особенностей взаимодействия компонентов на границах в бетонах. В целом можно утверждать, что технология бетона в силу высокой дисперсности компонентов , особенно цемента, - пример давно существовавшей нанотехнологии.
Для бетонов открываются возможности формирования свойств композитов за счет использования наноматериалов самой разной стоимости и различных нанотехнологических методов - сочетания наноразмерных фракций компонентов бетона, введения инициаторов направленной кристаллизации, применения регуляторов тиксотропности гетерогенных смесей для повышения дальности транспортировки бетона посредством стационарных трехцилиндровых автобетононасосов , введения армирующих элементов, и транспортировки на дальние расстояния миксерами и т.д. Следует обратить внимание на то, что интерес к нанотехнологиям побудил объединить и сфокусировать взгляды физиков и широкого круга материаловедов на комплексе старых и новых инструментов, которые могут и уже смогли направленно влиять на характеристики цементных бетонов.
Доля высококачественных бетонов в мировой строительной индустрии возрастает и сопровождает стремительное развитие архитектурных форм и функционально новых типов сооружений. И, как всегда , в строительной отрасли сосуществуют две идеи: стремление максимально уменьшить стоимость бетона за куб и, соответственно, серийного производства однотипных сооружений, в том числе за счет издержек при производстве строительных материалов, с другой стороны - желание разрешить и технические, и экономические задачи возведении уникальных сооружений, или сооружений новых типов, завышенная стоимостная характеристика куба бетонов от М50 до М450 с исключительными параметрами не смущает, если такие стройматериалы дают возможности для более эффективных решений.
Это относится к направлению, формирующемуся в последнее десятилетие - к нанотехнологиям в строительном материаловедении. За последние три-пять лет количество публикаций по данному направлению в научной литературе возросло многократно. Исследованиями занимаются ведущие научные центры Москвы, Петербурга, Киева и других крупнейших городов. Однако следует отметить, что до настоящего времени среди этих публикаций доминируют описания исследований, касающихся частных технических решений. Одна из первых попыток обобщить результаты экспериментальных работ была сделана Соболевым на основе опыта Американского Института Цемента. Однако материала для анализа было недостаточно. Следующая попытка основана на опыте НТЦ Прикладных Нанотехнологий, начавшего экспериментально-исследовательские работы в 1998 году и получившего первый патент , связанный с заливкой бетоном, в состав которого введены углеродные наноматериалы фуллероидного вида.
Перспективы применения наноструктурированного бетона
Набор методов и средств формирования свойств качественных бетонов с применением наноматериалов открывает систему новых возможностей для перехода материаловедения на принципы создания материалов с заданными свойствами в диапазоне высоких значений несмотря на высокую стоимость за куб нано-бетонов, а это предоставит возможность в самое ближайшее время расширить возможности проектировщиков в принятии изящных и оправданных технологических решений при проектировании зданий новых типов, в первую очередь, высотных, а также для заливки наноструктурированными бетонами монолитных зданий и сооружений в регионах сейсмической активности, следует заметить, что при выполнении транспортировки структурирного бетона миксером-автобетоновозом к месту использования обеспечивается необходимая вязкость растворов. В этом отношении миксеры АБС и передвижные автобетононасосы безусловно незаменимы для качественного бетонирования. Практический опыт по применению структуро-бетонов в мостостроении, а также в строительстве траснпортируемых конструкций, дает почву для оптимистического прогноза более широкого использования нанотехнологических подходов и разработанных стройматериалов в различных сферах строительной индустрии. При этом отмечается высокая эффективность совместного применения сразу нескольких различных методов и материалов.