Ученые ДВФУ и РУДН разработали нанобетон для заливки в условиях отрицательных температур

Инженеры Военного учебного центра Дальневосточного федерального университета (ВУЦ ДВФУ) вместе с коллегами из Российского университета дружбы народов (РУДН) разработали бетонную смесь с нанодобавками для возведения монолитных конструкций высотой до 10 этажей. Заливать бетон можно в условиях очень влажного климата при температурах до – 5 градусов, а построенные здания не потребуют капитального ремонта в течение 50 лет. Статья об этом опубликована в Construction and Building Materials.

Заливка бетона при отрицательных температурах ― серьёзный вызов для строительной индустрии. Вода в составе бетона может замерзнуть, нарушив текучесть бетонной смеси, которая «схватится» неправильно и в ней образуются комки. Заливка при температуре ниже плюс пяти + 5 градусов уже требует специальной методики. Нарушение технологии снижает характеристики монолитных конструкций, которые разрушаются преждевременно.

Инженеры ВУЦ ДВФУ вместе с коллегами из РУДН предлагают вводить в состав бетонной смеси добавки российской разработки (гиперпластификаторы), свойства которых улучшены с помощью нанотехнологий. Такой состав поможет сохранить прочность и долговечность бетонных конструкций, возводимых на холоде, без удорожания технологического процесса.

«Характеристики новой смеси соответствуют потребностям гражданского строительства и в целом превосходят нормативные требования. Бетон можно использовать для возведения гражданских конструкций высотой до 10 этажей в условиях высокой влажности, что делает разработку актуальной для строительных работ, к примеру, на юге Дальнего Востока. Смесь быстро схватывается, бетонный камень получается более плотным, без комкования, и обладает гелевой пористостью, то есть размер его пор меньше технологических капиллярных у обычных бетонов. Таким образом, в новый бетон не проникает влага. Свойства бетонного камня останутся неизменными на протяжении 50 лет», — отметил один из авторов работы подполковник профессор ВУЦ ДВФУ, победитель XIII Всероссийского конкурса «Инженер года-2018» Роман Федюк.

Ученый объяснил, что, как и предыдущие разработки, новая смесь содержит меньше цемента, который заменили на зольные отходы энергетических производств и отсевы дробления песка, что делает бетон более экологичным. Технологические свойства аналогичны смесям, которые содержат цементы высоких марок, а её применение экономически более выгодно.

Инженеры ДВФУ и РУДН уже проверили свойства смеси в реальных условиях: в процессе полевого исследования они построили перекрытия и несущие конструкции пятиэтажной парковки. Бетонный камень застывал 28 дней в естественных условиях при перепадах температур от + 5 до – 6 градусов, итоговый результат полностью соответствует заявленным стандартам.

В качестве добавок ученые использовали уже хорошо известные в строительной индустрии компоненты, свойства которых они улучшили наночастицами. Так, смолу нафталин формальдегида усилили свойствами диоксида кремния, в итоге бетон получился прочнее и может дольше сохранять эксплуатационные характеристики. Также в смесь добавили омыленную древесную смолу и нитрат натрия.

В ВУЦ ДВФУ создана научная школа по разработке интеллектуальных композитов для специальных сооружений и гражданского строительства. В основе подхода ― природоподобие искусственных материалов: так, бетон, по задумке разработчиков, должен обладать прочностью природного камня. Этот принцип разрабатывается современной наукой геоникой (геомиметикой). Её основы заложены профессором Валерием Лесовиком из БГТУ им. В.Г. Шухова, членом-корреспондентом Российской академии архитектуры и строительных наук, и развиваются учеными-инженерами в Москве, Казани и на Дальнем Востоке. Новый бетон также разработан согласно принципам геоники, финальная цель которой создать новые материалы для комфортной среды обитания человека.

На следующем этапе исследований ученые планируют разработать бетонную смесь для заливки в условиях отрицательных температур до – 15 градусов.

Ранее инженеры ВУЦ ДВФУ разработали состав ударопрочного бетона, в котором 40% цемента заменили отходами производства: золой рисовой шелухи, отсевом дробления известняка и кварцевого песка. Устойчивость к трещинам нового бетона в 6−9 раз превосходит традиционные образцы ГОСТ.

Пресс-служба ДВФУ,
press@dvfu.ru