Динамическое микроармирование композиционного бетона при строительстве промышленных сооружений и зданий

Использование в растворе бетона композитных катализаторов позволяет существенно улучшить свойства бетона и уменьшить стоимость строительных работ. Твердение бетона сопровождается дисперсным взаимодействием коллоидных частиц, которое определяет, в том числе, плотность структуры и характеристика бетона после окончания процессов гидратации цементных вяжущих. Силы дисперсионного взаимодействия имеют электростатическую природу, и напряженность полей при таком взаимодействии в среднем составляет 10 В/м. Однако значения этих сил могут существенно отличаться - при определенных условиях и при наличии частиц особой топологической формы, имеющих необходимые значения проницаемости. При этом происходят резонансные усиления вблизи частиц.

Усиления полей в бетоне приводят к пространственным изменениям в процессах образования соответствующих кристаллогидратов (собственно цементного камня). Такими частицами могут являться нанотрубки определенной формы и крупные многослойные наночастицы — астралены. Введение таких частиц в бетоны в самом незначительном количестве (менее, чем 10%) приводит к росту в бетоне образований длиной в сотни мкм. Наличие таких образований является ничем иным, как микродисперсным самоармированием бетонов, что приводит к упрочнению и существенному уменьшению ценовой компоненты бетонов за куб при изготовлении на основе нанодобавок, а также снижению вязкости и увеличению эффективности транспортирования смеси посредством автобетононасоса . 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 добавок-направление неперспективное, поскольку суспензии сильно чувствительны и к изменениям уровня активности ионов и к температуре среды. Колебания свойственных бетону показателей могут приводить к агрегации взвешенных наночастиц и к выпаданию уже бесполезных осадков. Поэтому гораздо более перспективна заливка конструкций бетонами, изготовленных с применением наноинициаторов: нанесение на твердые носители и использование комбинированных добавок невысокой стоимости. Параллельно решается задача разбавления, необходимого для равномерного распределения крайне малого количества наноинициаторов и эффективной заливки бетоном. В этом случае необходимое распределение достигается привычным механическим перемешиванием.

Носителем в бетонах может быть и речной песок, в этом случае распределение структуры бетона носит изотропный характер и микроармирование бетонов наблюдается на протяженности сотен микрон. Но если в качестве носителя выбирать высокомодульные микроволокна (строительные микрофибры), стоимость которых несколько выше, то неожиданно возникают новые возможности. Т.е., с одной стороны, микрофибра сохраняет 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 дисперсного армирования.

Модифицированные 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 компоненты куба бетонов от М50 до М550 с вяжущим модификатором при приготовлении обычного заводского бетона. Так, для изготовления товарного бетона марки В45 требуется 550 кг цемента М500, но с использованием пластификатора позволяет снизить количества цемента до 400 кг. При этом происходит динамическое самоармирование . В качестве микрофибры инициаторов бетона применяют высокомодульные волокна длиной 170-530 мкм на основе серийного производства модифицированной базальтовой микрофибры и порошковых углеродных волокон с еще более высокими характеристиками по прочности на растяжение.