Применение легких нано-бетонов в строительстве гражданских и промышленных объектов

Государственные стандарты на легкие конструкционные бетоны определяют их в диапазоне плотностей от 1,2 до 1,7 т/куб. Известен целый ряд таких материалов (керамзитобетоны, вспененные бетоны и т.д.), однако основными их недостатками кроме более высокой стоимости за куб являются невысокая прочность и морозостойкость как следствие пористости.

Основные свойства нано- бетонов

В прочных и легких бетонах и, одновременно, в бетонах с высокой климатоустойчивостью заинтересованы строители мостов, девелоперы, занятые реконструкцией старых городов при повышении этажности и изменении облика зданий, но без замены фундамента, проектировщики высотных зданий и т.п. К легким бетонам , как к основному материалу, в различных проектах предъявляются достаточно разнообразные требования. Но всегда проектировщик заинтересован в доступе к бетонам с минимальной стоимостью доставки куба структурированных бетонов от М150 до М500, незначительным весом при сохранении несущих способностей деталей, выполненных из такого бетона. Одним из направлений, на котором наиболее эффектно реализуется синергизм применения новых методов , является задача создания конструкционного бетона с высокими характеристиками при минимальной стоимости куба такого бетона. Эта задача решена на основе поиска сочетания в наборе стандартных дешевых компонентов (цемент М400, песок, гравий) и компонентов по высокой стоимости (активированный микрокремнезем, легкий наполнитель, модифицированная фибра, пластификаторы и другие компоненты). При этом может с успехом производиться транспортирование сырого высокопрочного композитного бетона в миксерах-бетоновозах на строительную площадку с обеспечением миксером заданной вязкости бетонной смеси. На основе этого решения разработан и испытан легкий наноструктурированный бетон. Легкий нано-бетон был испытан и рекомендован для применения в испытательном Центре во Французском Институте Бетона и Железобетона, который провел работу по квалификационным испытаниям и рекомендовал его применение в Евросоюзе. Наноструктурированный бетон также сертифицирован Хорватским аккредитованным центром и допущен к использованию.

Основные параметры легкого конструкционного бетона:
-прочность на сжатие не менее 45-55 МПа;
-прочность на растяжение при изгибе не менее 6-8 МПа;
-водонепроницаемость не менее 14-20;
-морозостойкость не менее 350 циклов;
-удобоукладываемость П4-П5;
-плотность не более 1500-1600 кг/куб

Наноструктурирование бетона дает уплотненные границы наполнителей . При этом большая часть пор является закрытой и изолированной от внешних поверхностей. Такая структура бетона позволяет при довольной высокой пористости обеспечить высокую водонепроницаемость, что позволяет исключить применение гидро-бетонов и снизить стоимость строительства , потому что затратность поставки за куб наноструктурированных бетонов к строящемуся мосту неизмеримо меньше стоимости доставки куба тяжелого бетона. Значения плотности легкого наноструктурированного бетона могут изменяться от 850 до 1650 кг/куб , но значение в 1550 кг/куб.м выбрано неслучайно.

Опыт возведения мостов с применением нано- бетонов

В сыром виде структурный бетон может транспортироваться миксером и с использованием автобетононасосов АБН. Миксеры-автобетоновозы и автобетононасосы обеспечивают поддержание необходимой вязкости и констистенции бетонного раствора. В период отработки композиции проводилась работа по корректировке проектной документации по реконструкции моста и строители столкнулись с острой необходимостью обеспечить выравнивание дорожной плиты (с неравномерностью проседания до 1,5 м) в условиях повышения судоходности за счет увеличения пролетной части. Принятое решение о применении легкого бетона с отказом от выполнения утяжеляющей гидроизоляции было экспериментальным шагом, позволившим избежать неоправданного увеличения стоимости работ. Мост был построен и введен в эксплуатацию в конце 2007 г. Этот прецедент способствовал работам по совершенствованию технологии легкого нано-бетона и расширению спектра его использования. Приготовление растворов на бетонных узлах, даже в условиях достаточно высокой технологической дисциплины, характерной для мостоотрядов, не позволяет вводить в смеси более одного-двух компонентов. Был поставлен вопрос о создании производства комплексных добавок, позволяющих использовать компонентную добавку в условиях бетонных заводов. Для решения задачи была спроектирована и изготовлена специализированная линия мощностью производства до 800 кубометров в месяц. Линия была введена в эксплуатацию в 2008 г. Это позволило перейти к планированию объектов, одним из которых стал мост через реку Вятка. Мост был построен с оптимальной стоимостью работ и принят в эксплуатацию . В настоящее время проходят государственную экспертизу проекты довольно крупных мостовых сооружений, в которых предполагается использование нано-бетона.