Динамическое самоармирование бетона при строительстве сооружений промышленного назначения

Использование в бетоне нано-композиционных катализаторов позволяет значительно улучшить характеристики бетона и снизить стоимость производства. При твердении бетона происходит дисперсное взаимодействие коллоидных частиц, от которого зависит, в том числе, характеристика бетонов после завершения гидратации цементных вяжущих. Силы дисперсионного взаимодействия имеют электростатическую природу, и напряженность поля при таком взаимодействии в среднем составляет 10 В/м. Однако значения сил могут отличаться - при некоторых условиях и при наличии в коллоидных системах частиц особой топологической формы, имеющих при этом необходимые значения диэлектрической проницаемости. При этом происходят гигантские резонансные усиления вблизи таких частиц.

Усиления электрических полей в бетоне приводят к пространственным изменениям в процессах образования соответствующих кристаллогидратов (собственно цементного камня). Такими частицами могут являться углеродные нанотрубки и многослойные наночастицы фуллероидного типа — астралены. Введение таких частиц в бетоны в незначительном количестве (менее, чем 10%) приводит к росту в бетоне протяженных образований длиной в сотни мкм. Наличие таких образований является ничем иным, как самоармированием бетонов, что приводит к соответствующему упрочнению и значительному уменьшению ценовой планки за куб бетона при производстве на основе нанодобавок, а также снижению вязкости и повышению эффективности подачи растворов автомобильным бетононасосом . Однако вводить какие-либо технологические изменения по отношению к используемым бетонам в широкую строительную практику - задача трудоемкая и затратная по стоимости. В этом смысле появление в бетонах тонких суспензионных добавок-направление неперспективное, поскольку суспензии сильно чувствительны и к изменениям активности ионов и к температуре среды. Колебания свойственных бетону показателей могут приводить к агрегации частиц и к выпаданию уже бесполезных осадков. Поэтому гораздо более перспективна заливка опалубки бетонами, изготовленных с применением наноинициаторов: предварительное их нанесение на твердые носители и использование сухих комбинированных добавок небольшой стоимости. Параллельно решается задача последовательного разбавления, необходимого для распределения крайне малого количества наноинициаторов и эффективной заливки бетоном. В этом случае необходимое распределение достигается механическим перемешиванием.

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

Диспергированные пластификаторы позволяют создавать новые марки качественных бетонов с максимально высокими служебными параметрами, но этот же инструмент может быть использован и для решения задач снижения ценовой характеристики бетона за куб с нанокомпозиционным компонентом при получении тяжелого бетона. Например, для приготовленгия 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 динамическое самоармирование бетона. В качестве фибры наноинициаторов применяют высокомодульные волокна длиной 150-550 мкм на основе модифицированной микрофибры и порошковых волокон с еще более высокими параметрами по прочности .