Дисперсное микроармирование композиционных бетонов при строительстве промышленных сооружений и зданий

Использование в растворе бетона композитных модификаторов позволяет значительно улучшить свойства бетонов и снизить стоимость производства. Твердение бетона сопровождается дисперсным взаимодействием коллоидных частиц, которое определяет плотность структуры и характеристика бетона после окончания процессов гидратации цементных вяжущих. Силы дисперсионного взаимодействия имеют электростатическую природу, при этом напряженность электрических поля при таком взаимодействии составляет 10 В/м. Однако значения этих сил могут существенно отличаться - при некоторых условиях и при наличии частиц топологической формы, имеющих при этом необходимые значения проницаемости. При этом происходят резонансные усиления поля вблизи частиц.

Усиления электрического поля в бетоне приводят к изменениям в процессах образования соответствующих кристаллогидратов (собственно цементного камня). Такими частицами могут являться, например, короткие углеродные нанотрубки и крупные наночастицы — астралены. Введение таких частиц в бетоны в самом незначительном количестве 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 ощутимому снижению цены бетона за куб на основе нанодобавок, а также снижению вязкости и повышению эффективности перекачки бетонов автомобильными бетононасосами АБН. Но вводить технологические изменения по отношению к применяемым бетонам в строительную практику - задача трудоемкая и затратная по стоимости. В этом смысле появление в бетонах суспензионных добавок-направление неперспективное, поскольку суспензии чувствительны и к изменениям уровня активности водородных ионов и к температуре . Колебания свойственных бетону параметров могут приводить к агрегации взвешенных частиц и к выпаданию уже бесполезных осадков. Поэтому перспективна заливка бетонами, полученных с применением инициаторов: нанесение на твердые носители и использование сухих комбинированных добавок небольшой стоимости. Параллельно решается задача разбавления, необходимого для распределения малого количества наноинициаторов и эффективной заливки бетоном. В этом случае необходимое распределение достигается привычным перемешиванием.

Носителем в бетонах может быть и обычный песок, в этом случае распределение фибриллярной структуры бетона по направлениям носит практически 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. микрофибра сохраняет достоинства как удобный материал, а с другой стороны, каждое отдельное волокно 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 уменьшения ценовой планки куба бетонов с кварцитным модификатором при изготовлении сверхпрочного бетона. Так, для изготовления бетона марки В45 обычно требуется 550 кг цемента М500, но с использованием модифицированного пластификатора позволяет снизить количества цемента до 400 кг. При этом происходит динамическое дисперсное самоармирование бетона. В качестве микрофибры инициаторов бетона используют высокомодульные базальтовые волокна длиной 100-500 мкм на основе серийного производства микрофибры и порошковых микроволокон с более высокими параметрами по прочности .