Инновации в области производства бетона: это интересно

Вариации на тему бетона – ученые совершенствуют привычную ЦПС

У бетона хоть и не столь долгая история, как у кирпича и древесины, но без него сегодня не обходится ни одна стройка – фундамент, перекрытия, дорожки и многое другое. И если для большинства из нас бетон – это смесь цемента, песка, щебня и воды в определенных пропорциях, то для ученых – плацдарм для опытов. Что интересно, результаты многих опытов реально применять на практике, а не только в лабораториях. В нашей подборке собраны как раз такие, усовершенствованные бетоны с необычными характеристиками.

Гибкий бетон

В сингапурском научно-исследовательском центре при Наньянском технологическом университете группа ученых во главе с профессором Чу Цзянем разработала принципиально новый вид бетона – гибкий (ConFlexPave).

Обычный бетон отличается повышенной прочностью, особенно когда речь о ЖБИ, усиленных арматурой. Однако от хрупкости его не избавляет даже армирование, и изгиб вызывает растрескивание и постепенное разрушение. Кроме того, железобетон тяжелый, что создает определенные сложности в процессе укладки плит.

К стандартному песку, щебню и цементу добавлены полимерные микроволокна – эти тончайшие синтетические нити равномерно распределяют нагрузку и позволяют изготавливать тонкие и облегченные дорожные плиты. При этом по прочности полученный бетон можно сравнить с металлом. Будучи гибким, он практически не подвержен истиранию. Это особенно актуально на трассах или пешеходных дорожках в зонах повышенной проходимости. Гибкие плиты прошли испытания на стенде, в ходе которых была доказана повышенная гибкость материала и его устойчивость к прямому физическому воздействию.

Немаловажно, что использование гибкого бетона значительно упростит жизнь дорожным службам – сократится трудоемкость процесса укладки, частичная замена полотна не будет требовать остановки движения. Тест-драйв новинка проходит прямо на территории университетского комплекса – там громадная пешеходная нагрузка, да и дорожный трафик впечатляющий. В дальнейшем ученые планируют подбирать состав плит, исходя из конкретных условий эксплуатации, еще на этапе производства добиваясь оптимальных характеристик.

Бетон с подсветкой

А мексиканца доктора Хосе Карлоса Рубио, из университета Мичоакана, больше заинтересовали свойства цемента, как важнейшего компонента бетона. Он разработал принципиально новое вяжущее, со сроком службы около века, да еще со светоизлучающей способностью. За десятилетие исследований он сумел изменить микроструктуру цемента, введя в него флуоресцентные добавки. На таком цементе получается не только более однородный раствор, без характерных «хлопьев». Эти кристаллические структуры, образующиеся на поверхности, ухудшают характеристики бетона и способствуют ускоренному разрушению верхнего слоя. Чтобы предотвратить кристаллизацию, Рубио и ввел в цемент добавку, а заодно получил бонусную декоративную подсветку.

В отличие от пластика, из которого изготавливается большая часть флуоресцентных материалов, со сроком службы в несколько лет, бетонная подсветка устойчива к УФ лучам и прослужит век.

Новый цемент может применяться как самостоятельно, так и в смесях с другими материалами, для строительства различных объектов и дорожных покрытий. В плане экологичности светящийся цемент выигрывает у обычного – в его составе, в основном, мел и глина, а «отдача» при его производстве – в виде водяного пара. Цветовая гамма материала на данный момент представлена синим и зеленым цветом, а яркость подсветки можно регулировать, чтобы дорожки не слепили пешеходов и велосипедистов. В планах исследователя – попробовать соединить светящиеся частицы с другими строительными основами и получить новые стройматериалы, с эффектом подсветки.

Бетон из отходов

Утилизация осадков после очистки стоков давно превратилась в глобальную проблему для многих стран, которую усугубляют строгие экологические нормативы. Самый дешевый вариант – захоронение отходов – нелегален, так как в осадке большое количество химических веществ, способных ухудшить показатели почв. Очистным предприятиям Малайзии решить проблему помогли ученые, решившие, что пропадать такому количеству полезных веществ, в которых остро нуждаются другие отрасли, глупо.

Процесс получения заготовок простейший: осадок формуют в виде лепешек, которые просушивают и, для окончательного удаления жидкости, обжигают. Сухие заготовки тщательно измельчают и просеивают, получая однородный порошок, который в дальнейшем добавляют в бетонную смесь. Пропорции варьируются, исходя из желаемой марки бетона – максимальная доля порошка в цементе составляет 15 %, реально получить как бетон средней прочности, так и высоких классов. Ученые считают, что замена части цемента порошком из сточных осадков (DSWP – domestic waste sludge powder) повышает прочность бетона и снижает его проницаемость и засоленность. Разработка признана перспективной, так как с учетом потребностей строительной отрасли в цементе, даже незначительная доля стороннего вещества, да еще продукта переработки отходов, и экономически, и экологически выгодна.

Блоки из костробетона

Естественно, не осталась в стороне и Америка – на базе Массачусетского технологического института была организована краудсорсинговая платформа (ресурс для привлечения свежих идей и широкого круга исполнителей). Там и появился интересный с практической точки зрения проект Чада Нутсена. Частный дизайнер разработал строительные блоки из костробетона, производимые методом 3D-печати.

Основу блока составляет конопляная пенька (костра), в качестве минерального наполнителя – песок, вяжущее – портландцемент. Используя органику в качестве основного компонента, позволяющего значительно сократить долю вяжущего, реально уменьшить выбросы в атмосферу углекислого газа. Что касается технических характеристик, блоки получаются прочными, с высоким коэффициентом шумопоглощения и низким коэффициентом теплопроводности, да еще и с антисептическими свойствами (устойчивы к плесени и гнили).

Читайте также:
Геотекстиль дорнит: технические характеристики. Узнайте о широчайшей сфере применения материала.

Если бы речь шла только о сырьевой составляющей блока, ничего принципиально нового дизайнер не изобрел: и соломенный саман известен несколько веков, и от более современного арболита на древесной щепе костробетон недалеко ушел.

За счет этого блок получается легким, но максимально прочным, и в процессе печати реально заложить полости под все инженерные сети (электропроводка, коммуникации). Форма блоков также произвольная – они могут быть изготовлены как типовыми брусками, так и фигурными.

Применяемая Нутсеном ультразвуковая кавитация позволяет использовать в качестве основы не только конопляную костру, но и любой органический композит, так как сырье в процессе переработки максимально измельчается. Чтобы доказать, что костробетон действительно не уступает более привычным материалам в прочности, превосходя многие из них в плане экологичности, разработчик с единомышленниками планирует использовать их для строительства большого дома. Учитывая, что уже упомянутый арболит с успехом используется в частном домостроении, вряд ли блоки на базе костры потерпят фиаско. В любом случае, чем больше будет экологически чистых материалов, тем лучше для всех нас.

Инновации затрагивают все сферы нашей жизни – можно вырастить шезлонг, а вместо громоздкого дивана установить в маленькой квартире универсальный модуль. Вместо люстры и бра уже используют светящиеся обои, а в качестве дачи – картонный дом. И посмотрите видео о стеклянном доме, тоже не самом типовом, но от этого не менее привлекательном строении.

Инновации в области производства бетона: это интересно

Обычный и каркасно-армированный бетон, за последние сто лет был и остаётся основным строительным материалом во всём мире. Объём его производства вдвое превышает количество всех остальных изготавливаемых материалов, включая такие суперпопулярные, как пластик, кирпич и керамическая плитка.

Бетон доминирует по той простой причине, что зачастую других альтернатив ему просто нет. Поэтому, любые инновационные идеи, касающиеся этого материала, не остаются без внимания учёных и строителей.

Новый заполнитель для лёгкого бетона

В основном, инновационная деятельность по отношению к бетону, касается разработки его новых видов, арматуры для него, добавок. Кроме того, специалисты работают и над созданием новых конструкций и технологий, которые позволят максимально защитить или восстановить бетон.

  • Сегодня нашим НИИЖБ уже разработан бетон с такой морозостойкостью и водонепроницаемостью, что вопрос снижения эксплуатационных качеств конструкций и покрытий, можно сказать, снимается с повестки дня.
  • Особое внимание уделено созданию бетонов на основе саморасширяющихся цементов. Они обеспечивают бетонным конструкциям трещиностойкость, да и ту же водонепроницаемость, которая так важна для конструкций с большой протяжённостью, или подвергающихся воздействию агрессивных сред.
  • И такие бетоны сегодня уже начали использовать в строительстве промышленных объектов. А вот в гражданском строительстве, наибольший интерес прикован к созданию сверхлёгких бетонных смесей с высокими прочностными характеристиками.
  • В упомянутом выше институте, уже получают лёгкие теплоэффективные бетоны с маркой М600, что позволит применять их в любой климатической зоне страны. В качестве наполнителя в таком бетоне используется стекловидный заполнитель, изготавливаемый из кремнезёмистых пород.

В масштабном строительстве он должен прийти на смену заполнителям из легко вспучиваемых глин (керамзита, аглопорита). А чем же это они нам не угодили?

Аргументы исследователей

Во-первых, для изготовления керамзита в нужном объёме, в нашей стране недостаточно ресурсов, так как запасы легко вспучиваемых глин, которых и так не слишком много, стремительно истощаются. А залежи кремнезёмистых пород вряд ли можно исчерпать в ближайшие сто лет. Но не это, конечно, самое главное. Ведь если бы новый наполнитель не имел преимуществ перед старым, то и говорить было бы не о чем. Причина кроется в другом.

В России, из керамзитобетона начали строить 50 лет назад, и в принципе, можно ещё продолжать, так как у нас работает около двухсот заводов, выпускающих этот заполнитель в количестве 16млн. кубометров в год. Разработок в этой области достаточно много, однако производственные реалии от них далеки. Керамзита с плотностью 400 кг/м3, или бетона на его основе плотностью 800кг/м3, выпускается не слишком много.

  • Наиболее перспективным заполнителем лёгких бетонов всегда считался вспученный перлит. Но опять же: сырьевые запасы, производственная база, и некоторые технологические трудности, не дают повода считать данный материал перспективным. Поэтому вопрос поиска альтернативных вариантов заполнителей для бетона, остаётся актуальным.
  • Исследователи всегда акцентируют внимание на возможностях расширения сырьевой базы – особенно, что касается конструктивных бетонов. Больше всего их интересуют гравиеподобные наполнители с закрытыми порами, твёрдая фаза которых почти на сто процентов находится в аморфном (стекловидном) состоянии.
  • Причиной тому уверенность, что стекловидные заполнители с повышенными прочностными характеристиками, позволят получить эффективные с точки зрения механики и теплотехники бетоны – и не только теплоизоляционные, но и конструкционные. Это даст возможность претворять в жизнь наиболее рациональные проектные решения по ограждающим конструкциям для разных климатических условий.
Читайте также:
Как выбрать насос садовый

Да и вообще, создание лёгкого бетона с повышенными прочностными качествами, позволит снова вернуться от трёхслойных стеновых конструкций, к однослойным. При этом, толщины в 40-50 см будет достаточно, чтобы обеспечить максимальное сопротивление стен теплопередаче.

Бетон с самоочищающейся поверхностью

Ещё одной инновацией стало создание бетона, обладающего более высокими эстетическими качествами – то есть, поверхность которого не требует финишной отделки. Это, так называемый, самоочищающийся бетон.

Всего одна добавка решает многое

Добиться этого получилось путём добавления в бетон двуокиси титана – вещества с отбеливающим эффектом, которое до этого являлось только пищевой добавкой. В продукты питания оно добавляется с той же целью – для достижения отбеливающего эффекта.

  • Теперь, чтобы получить белый бетон, не надо использовать дорогостоящий белый цемент.
  • Диоксид титана с успехом отбеливает и обычный серый цемент, в результате чего, декоративный бетон можно получить с незначительным удорожанием. И дело не только в эстетике материала.
  • Двуокись титана выступает так же в качестве катализатора, который под воздействием ультрафиолета запускает реакцию разложения многих вредных веществ и бактерий, которые накапливаются на наружных поверхностях любых конструкций.
  • По этой причине, такой бетон ещё называют фотокаталитическим.
  • Способность конструкций зданий к самоочищению, играет огромную роль в экологии. Да и вообще, позволит экономить не только на отделке зданий, но и избавит от необходимости периодической очистки фасадов.
  • Тем более, что большинство крупных зданий с интересной современной архитектурой, строятся сегодня именно из бетона. В Швеции, например, запущен проект по разработке не только разных сортов самоочищающихся бетонов, но и созданию других стройматериалов, которые могут быть покрыты каталитическими составами.
  • Такие возможности появились, благодаря развитию нанотехнологий. Какое отношение они имеют к двуокиси титана? Всё просто – в качестве катализатора используется не просто его порошок, а наночастицы. И чем они мельче – тем активнее проявляются его свойства.

Кстати! В Японии уже давно подобную технологию используют в производстве керамической плитки и фасадных панелей.

Шведы считают необходимым значительно продвинуть исследования в области использования фотокатализаторов, и планируют наладить серийный выпуск подобных материалов. Ведь содержащийся в них или на них катализатор, будет очищать не только саму поверхность конструкции, но и воздух вокруг неё.

Особенно в этом нуждаются бетонные туннели, через которые постоянно движется поток автомобилей. На эти исследования Евросоюз выделил кругленькую сумму – более 2 млрд. долларов. Так что, в Европе тоже возлагают большие надежды на эти технологии.

Светопроницаемый бетон

К инновационным разработкам в области строительства, так же относятся технологии создания светопрозрачных материалов. Не обошли вниманием и бетон, который, оказывается, тоже может пропускать свет.

Чем обусловлен оптический эффект

Способствует этому явлению отсутствие крупного наполнителя (есть только гранитная или мраморная крошка), и присутствие стекловолокна:

  • Его добавляется не более 5% от общего объёма бетона, что позволяет сохранять все его базовые качества: от прочности, до водонепроницаемости.
  • Фактически, стекловолокно здесь выступает в качестве армирующей фибры, и удерживает изделия от деформации.
  • Для чего вообще нужны подобные метаморфозы, да ещё и такие дорогостоящие? А дело в том, что у этого материала огромный потенциал в сфере дизайна.
  • Блоки не полностью прозрачны, а только пропускают светотени, а при изменении освещения меняют рисунок.

Да что там говорить – лучше один раз увидеть!

Обратите внимание! Степень прозрачности бетона зависит не от его толщины, а от количества в нём оптических волокон. По внешнему виду, изделие из такого бетона можно сравнить с ценными породами натурального полированного камня, что и позволило использовать его в интерьерном дизайне.

Сегодня светопроницаемый бетон производят и в России. Существует несколько вариантов его исполнения.

Это четыре базовых цвета:

  • тёмно-серый,
  • светло-серый,
  • белый (под мрамор)
  • жёлто-коричневый (под песчаник).

Но при выполнении бетона под заказ, его могут заколеровать в любой цвет. Рисунок и структура материала тоже могут меняться в зависимости от пожеланий заказчика.

Из светопроницаемого бетона сегодня делают не только межкомнатные перегородки и фасадные плиты, но и столешницы, барные и ресепшн-стойки, малые архитектурные формы (скамьи, заборы) – и даже светильники.

Заключение

Разработчики сегодня уделяют внимание и такому направлению, как рециклирование бетона – то есть, его вторичная переработка. Сначала речь шла о том, чтобы в результате глубокой переработки можно было получать вяжущее, которое могло бы сгодиться хотя бы для производства низкомарочного бетона.

Но сегодня, тот же НИИЖБ уже работает над тем, как из такого вяжущего получить бетон высокой прочности. Кстати, его руководством в Минстрой внесено предложение о принятии программы развития бетонных технологий. Ведь бетон является материалом века – и вряд ли в ближайшем будущем что-то изменится.

6 инноваций и модернизаций бетона

Бетон относится к специально созданным (искусственным) каменным стройматериалам. Он состоит из воды, вяжущего вещества (чаще всего – цемента) и наполнителей разного размера. Бетон является одним из наиболее широко используемых строительных материалов в мире. Это материал выбора для большинства новых дорог большого, зданий, мостов и многих других сооружений из-за его долговечности и относительной простоты применения. Технологии не стоят на месте, научные коллективы проводят новые исследования с представленным материалом, в результате их труда появляются новые разработки.

Читайте также:
Забита канализация в частном доме

Бетон из дерева: реальность или миф?

Ранее дерево было одним из самых распространенных стройматериалов, однако сегодня его сменили бетонные смеси. Активное развитие технологий позволило совместить 2 вида материалов, создав комбинированную смесь дерева и бетона.

Швейцарская национальная программа «Ресурсная древесина» (NRP 66) сосредоточена на создании уникальной смеси. Швейцарским исследователям удалось разработать радикальный подход к комбинированию дерева и бетона: они изготавливают стойкий бетон, на 50 процентов состоящий из дерева. Высокое содержание древесины в бетонной смеси поспособствовало хорошей теплоизоляции материала без ущерба огнестойкости.

Главное отличие описанной смеси от классического бетона заключается в замене гравия и песка мелкозернистой древесиной.

Создание плавающего бетона

«Они весят не более половины того, что весит обычный бетон — самые легкие из них даже плавают!» говорит организатор исследований. Кроме этого, после демонтажа материалы можно использовать повторно, в качестве топлива для получения тепла и электричества. Несмотря на соответствие требованиям пожарной безопасности стройматериал можно сжигать совместно с другими отходами.

Результаты стресс-тестов подтвердили, что новый древесный бетон подходит для изготовления плит и стеновых панелей и может стать материалом для несущих конструкций в строительстве. В ходе предстоящих исследований требуется выяснить, в каких областях лучше применять определенный вид древесно-бетонного композита и эффективные способы его производства. Со слов Дайя Цвики (организатор), уровень знаний, необходимый для широкого применения, все еще слишком ограничен.

Революционный бетон из графена

Графен является модификацией углерода, которая в последнее время активно набирает популярность. Экспертами из Университета Эксетера была разработана новаторская техника с использованием нано-инженерии для внедрения графена в классическое производство бетонных смесей. Уникальная технология позволила создать долговечный, экологически чистый, и прочный бетон. Кроме этого в разы увеличилась водостойкость. Тестирование произведенного материала доказало полное соответствие британским и европейским стандартам строительства.

Важно отметить, что новый концентрат, армированный графеном, значительно сократил углеродный след традиционных методов производства бетона, сделав его более устойчивым и экологически чистым. При этом выбросы углерода значительно сократились (на 446кг/т), а количество материалов, необходимых для создания бетона сократилось на 50 процентов. Большинство ученых уверено, что новая методика позволит вводить в бетон новые нано-материалы, модернизируя, таким образом, всемирную отрасль строительства.

Поиск экологически чистых способов строительства является шагом к сокращению выбросов углерода во всем мире и способ защитить окружающую среду. Это важное вложение в создание прогрессивной строительной сферы будущего.

Угольная зола в бетоне

Получить точное содержание влаги внутри бетона сложно, потому что порошок и заполнители образуют плотную цементирующую матрицу, что создаёт трудности для движения влаги после начала высыхания. Кроме этого, для высыхания необходимы особенные атмосферные условия. Если внешняя поверхность бетона высыхает до того, как внутренняя часть затвердеет, это может привести к более слабой структуре изделия.

Лаборатория Фарнама хотела разработать агрегатный продукт, который имел бы оптимальные характеристики для смешивания, прочности и пористости, и найти способ изготовить его из большого количества отходов.

Угольная зола – побочный продукт угольных электростанций, который получают вследствие сжигания угля. Ежегодно сотни тонн пепла отправляются на свалку. Исследователи из Университета Дрексел считают, что нашли применение порошкообразного остатка. Они уверенны, что зола сможет сделать бетон более долговечным и без трещин.

Разработка компании Фарнам

«Решение, которое мы придумали, заключалось в переработке отходов угольной золы, в пористый, легкий заполнитель с превосходными эксплуатационными характеристиками, который можно производить при более низких затратах, чем существующие природные и синтетические варианты», — сказал Фарнам (основатель данной идеи).

Научно доказано, что представленная добавка значительно увеличит срок службы бетона, сделает его в разы прочнее. Концепция внутреннего затвердения была разработана в последнее десятилетие, для облегчения процесса отверждения используется пористый легкий заполнитель. Добавка может поддерживать постоянный уровень влажности внутри бетона, чтобы помочь ему равномерно затвердевать изнутри.

Силикат кальция в бетоне

Микро-сферы из силиката кальция были разработаны учеными из Университета Райса. Доказано, что изобретение поможет получить более прочный и экологически чистый бетон, с улучшенными механическими свойствами (прочность, твердость, упругость и долговечность), чем портландцемент, наиболее распространенное связующее вещество, используемое в бетоне. Размер сфер — от 100 до 500 нанометров в диаметре. Их использование обещает снизить энергоёмкость производства производства цемента (одного из самых распространенных вяжущих в бетоне). Шахсаварди утверждает, что сферы подходят для инженерии костной ткани, изоляции, керамики и композитных приложений, а также цемента.

По словам Шахсаварди увеличение прочности цемента поспособствует:

  • Уменьшению веса бетона.
  • Меньшему расходу материала.
  • Снижение потребления энергии во время производства бетонной смеси.
  • Уменьшение выбросов углерода во время процесса производства.

Ученый сказал, что размер и форма частиц в целом оказывают существенное влияние на механические свойства и долговечность сыпучих материалов, таких как бетон.

Бетон из переработанных шин

Инженеры UBC разработали более упругий тип бетона с использованием переработанных шин. Вещество может быть использовано для бетонных конструкций, таких как здания, дороги, плотины и мосты. Одновременно с этим значительно сократится объем отходов на свалках.

Читайте также:
Арматурная строительная сетка: разновидности, правила применения, маркировка и классификация

Исследователи проводили эксперименты с различными пропорциями переработанных шинных волокон и других материалов, используемых в бетоне — цемента, песка и воды, — прежде чем нашли идеальную смесь. В ее состав входит 0,35% шинных волокон. В США, Германии, Испании, Бразилии и Китае уже существуют асфальтовые дороги с резиновыми крошками из измельченных шин. Доказано, что наличие данных частиц поспособствовало улучшению упругости бетона и продлению срока его службы.

Результаты исследования бетона из шин

Лабораторные испытания подтвердили, что фибробетон снижает образование трещин более чем на 90 процентов по сравнению с классической смесью. Это происходит за счет полимерных волокон, которые перекрывают трещины по мере их образования, помогая защитить конструкцию и продлить ее срок службы.

«Большинство изношенных шин предназначено для захоронения. Добавление волокна в бетон может уменьшить углеродный след шинной промышленности, а также сократить выбросы в строительной отрасли, поскольку производство цемента является значимым источником выбросов парниковых газов», — сказал Бантия, являющийся научным директором UBC.

Новый бетон был использован для облицовки ступеней перед зданием Макмиллана в кампусе UBC. Команда Banthia отслеживает его состояние с помощью датчиков, встроенных в бетон, наблюдая за развитием напряжения, трещин и других факторов. В данный момент результаты наблюдения подтверждают результаты лабораторных испытаний и указывают на значительное уменьшение образования трещин.

Как избежать разрушения бетона от серной кислоты?

Атмосферное и химическое воздействие на бетонное покрытие пагубно сказывается на его состоянии. Разрушения бетона от серной кислоты можно избежать, найдя способы предотвращения адсорбции его прекурсора газа в бетон. В ходе своих исследований Мэтью Ласич обнаружил, что для защиты бетонной инфраструктуры от коррозийных воздействий потребуется предварительная обработка, нацеленная на участки адсорбции в гидрате цемента, где присоединяется большинство молекул сероводорода. Однако такой подход может оказаться сложным из-за их широкого распространения.

Пористая структура делает бетон уязвимым для адсорбции природного газа. В своем исследовании авторы проводят наноразмерный анализ на основе моделирования по методу Монте-Карло, чтобы имитировать миграцию молекул газа в структуру гидрата цемента. Их моделирование предполагает, что для хорошего поглощения гидрата цемента требуется определенная комбинация размера молекулы и площади поверхности.

Инновационные технологии в производстве современных видов бетона Текст научной статьи по специальности « Технологии материалов»

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Хамхоева Залина Магометовна

Рассмотрены инновационные технологии в производстве современных видов бетона. На основе метода обобщения получена классификация инновационных технологий, которые позволяют изменять структуру бетона на различных уровнях. Приведены эксплуатационно-технические характеристики бетона, которые можно повышать за счет использования результатов инновационных разработок.I

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Хамхоева Залина Магометовна

nnovative technologies in the production of modern types of concrete have considered in this paper. The classification of innovative technologies that allow changing the concrete structure at various levels obtained on the basis of generalizations. Operational and technical characteristics of the concrete which can be enhanced through the use of the results of innovative developments have provided.

Текст научной работы на тему «Инновационные технологии в производстве современных видов бетона»

Технические науки — от теории к практике ________________№ 11 (47), 2015 г

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ СОВРЕМЕННЫХ ВИДОВ БЕТОНА

Хамхоева Залина Магометовна

ассистент кафедры строительных дисциплин Ингушского государственного университета,

РФ, г. Магас E-mail: alinas85@inbox. ru

INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN PRODUCTION OF MODERN TYPES OF CONCRETE

assistant of the Department of Construction Disciplines

of Ingush State University, Russia, Magas

Рассмотрены инновационные технологии в производстве современных видов бетона. На основе метода обобщения получена классификация инновационных технологий, которые позволяют изменять структуру бетона на различных уровнях. Приведены эксплуатационнотехнические характеристики бетона, которые можно повышать за счет использования результатов инновационных разработок.

Innovative technologies in the production of modem types of concrete have considered in this paper. The classification of innovative technologies that allow changing the concrete structure at various levels obtained on the basis of generalizations. Operational and technical characteristics of the concrete which can be enhanced through the use of the results of innovative developments have provided.

Ключевые слова: высокотехнологичные бетоны; самоуплотняющиеся бетоны; высокодеформативные бетоны; суперпластифици-рующие добавки; зеленый бетон.

Keywords: high-performance concrete; self-compacting concrete; strain hardening cement-based concrete; superplasticizers; green concrete.

Технические науки — от теории к практике № 11 (47), 2015 г_______________________

Бетон является основным конструкционным материалом, объемы производства которого в мире составляют более 3-х млрд. кубометров в год [3]. Благодаря современным инновационным технологиям в области создания химических добавок, армирования, совершенствования помольного оборудования за последние три десятка лет было разработано большое количество новых видов бетона: высокопрочные, самоуплотняющиеся, высокодеформативные, текстиль-армированные бетоны и др.

Составы этих бетонов проектируются в рамках концепции «зеленого бетона» [6]. Одним из критериев оценки бетона в рамках этой концепции становится показатель удельного расхода портландцемента на 1 МПа прочности, в отличие от традиционного показателя – расхода портландцемента на 1 куб. метр бетона.

Читайте также:
Варианты создания светящихся стен в интерьере

Повышение прочности бетона при одновременном снижении расхода портландцемента стало возможно благодаря использованию результатов инновационных разработок, что способствовало изменению структуры бетона на различном уровне: макро-, микро-, и наноуровне.

Большая часть конструкционного бетона производится на основе портландцемента. В рамках концепции «зеленого бетона» стремятся по возможности большую часть портландцемента заменить молотыми минеральными добавками без снижения технических характеристик бетона. Благодаря созданию принципиально нового помольного оборудования появилась возможность получения минеральных добавок с очень высокой тонкостью помола. В связи с этим, ряд минеральных добавок из «инертных» стали «активными», т. е. они стали взаимодействовать с продуктами гидратации портландцемента. Одной из таких добавок является молотый кварцевый песок – один из обязательных компонентов в составе высокопрочных и самоуплотняющихся бетонов [4-5].

Для получения тонкодисперсных минеральных частиц из горных пород и побочных продуктов промышленности используют планетарные шаровые мельницы, центробежно-эллиптические мельницы. Использование эффективного классификатора для разделения в воздушных потоках дисперсных материалов позволяет регулировать гранулометрический состав минеральных порошков (классификатор центробежно-динамический) и снижать энергозатраты мельницы.

Благодаря инновационным технологиям происходят изменения в оценке тонкости помола вяжущих и минеральных порошков. Традиционно тонкость помола оценивается остатком на стандартном сите или удельной поверхностью порошка. В настоящее время

Технические науки — от теории к практике __________________№ 11 (47), 2015 г

гранулометрический состав молотой минеральной добавки или цемента можно эффективно определить с помощью лазерного дифракционного анализатора размера частиц (Helos, MicroSizer 201, Analisette 22).

Обладая информацией о гранулометрическом составе минерального порошка, создаются цементные матрицы с высокой плотностью упаковки частиц, что способствует повышению прочности бетона. Благодаря этому были разработаны реакционно-порошковые бетоны.

Следует отметить, что современные виды бетонов нельзя создать без эффективных пластифицирующе-водоредуцирующих добавок. Суперпластификаторы на поликарбоксилатной основе были впервые запатентованы в Японии в 1981 году [5]. Благодаря использованию этих суперпластификаторов японскими учеными была сформулирована концепция самоуплотняющегося бетона, а сам бетон нашел практическое применение при строительстве моста Akashi-Kaikyo.

Современные исследования направлены на получение конструкционного бетона, армированного текстильными материалами, и воспринимающего высокие несущие нагрузки, в том числе динамические. Инновационной технологией стало применение композитной арматуры взамен металлической [2]. Волокна и текстиль обеспечивают трехмерное укрепление бетона. Основные преимущества текстиль-армированного бетона состоят в следующем: отсутствие коррозии и повышенная долговечность, более тонкие и легкие конструкции, возможность создания сложных форм за счет хорошей гибкости.

Рассмотрим инновационные технологии в производстве современных видов бетона. На основе метода обобщения можно классифицировать инновационные технологии по влиянию на структуру бетона на различных уровнях (таблица 1). Также в таблице приведены эксплуатационно-технические характеристики бетона, которые можно повышать за счет использования результатов инновационных разработок.

Технические науки — от теории к практике № 11 (47), 2015 г_______________________

Инновационные технологии в производстве современных видов

Уровень струк- туры бетона Элемент структуры Инновационная технология Эффект Эксплуатационно- технические характеристики бетона

Макро- уровень Крупный заполни- тель Обработка поверхности заполнителя суперпластификатором на поликарбо-ксилатной основе Хорошая адгезия цементного камня к заполнителю Повышение прочности, морозостойкости, долговечности

Поры Самоуплотняющаяся бетонная смесь Поверхность затвердевшего бетона гладкая, без раковин

Арматура Композитная арматура, полимерный текстиль Т рехмерное упрочнение бетона Повышение динамической прочности

Микро- уровень Цемент- ный камень Армирование минеральными волокнами длиной 1-5 мм и диаметром 10-50 мкм (стекловолокно, базальтовое волокно и др-) Дисперсное армирование цементного камня на микроуровне Повышение предела прочности при растяжении, изгибе, ударной прочности

Капиляр-ные поры Использование тонкодисперсных минеральных добавок совместно с суперпластификатором Повышение плотности упаковки частиц Повышение прочности, морозостойкости, долговечности

Субмик- роуровень Кристалло- гидратные сростки Выращивание игольчатоволокнистых кристаллов при гидратации цемента Дисперсное армирование цементного камня на субмикроуровне Повышение предела прочности при изгибе

Субкапи- лярные поры Синергетический эффект от совместного использования суперпластификатора на поликарбоксилатной основе и реологически эффективной минеральной добавки Повышение плотности цементного камня Повышение прочности, морозостойкости, водонепрони- цаемости

Технические науки — от теории к практике __________________________№ 11 (47), 2015 г

Нано- Кристалло- Введение в состав бетона наноразмерных волокон углерода [1], Дисперсное армирование Повышение предела прочности

гидратные хризотила цементного при сжатии и

уровень сростки и др. длиной 500- камня на изгибе, снижение

700 нм и диаметром 520 нм наноуровне трещино-стойкости

Таким образом, рассмотрев различные инновационные технологии в области получения современных видов бетона, можно заключить, что в развитии технологии бетона произошел значительный рывок. Это позволяет создавать новые конструкции и архитектурные решения. Многие из рассмотренных в работе инновационных технологий были использованы при строительстве небоскребов ММДЦ «Москва-Сити».

1. Карпова Е.А., Али Э.М., Скрипкюнас Г., Керене Я., Кичайте А., Яковлев Г.И., Мацияускас М., Пудов И.А., Алиев Э.В., Сеньков С.А. Модификация цементного бетона комплексными добавками на основе эфиров поликарбоксилата, углеродных нанотрубок и микрокремнезема // Строительные материалы. – 2015. – № 2. – С. 40-48.

2. Композитная арматура. Патент RU2405092, Дата опубл.: 27.11.2010 Бюл. 33

3. Мюллер К., Пальм С. Рост прочности и долговечность цементов с повышенным содержанием известняка. / Цемент и его применение. -2013. – № 2. – С. 36-39.

Читайте также:
Cложные крыши из металлочерепицы: обустройство, конструкция. Закрыть крышу металлочерепицей

4. Петрова Т.М., Серенко А.Ф., Джаши Н.А., Смирнова О.М. Самоуплотняющиеся бетоны: история и современность // Строительный тендер. -2009. – № 40-41. – С. 44-46.

5. Смирнова О.М. Высококачественные бетоны для предварительно

напряженных железобетонных подрельсовых конструкций // автореферат дис. кандидата технических наук: 05.23.05 / Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. Санкт-

6. Mohammed S. Imbabi, Collette Carrigan, Sean McKenna. Trends and developments in green cement and concrete technology // International Journal of Sustainable Built Environment, Volume 1, Issue 2, December 2012, Pages 194-216.

7. Nippon Shokubai Co., Ltd. Cement Dispersant 1981 JP, Sho 59-18338.

Стройка будущего. Новые виды бетона умеют пить воду и пропускают свет

Специалисты из Канады разработали инновационную технологию изготовления бетона с помощью связывания диоксида углерода. Новая технология позволяет добиться тройного эффекта: бетон будет дешевле, прочнее и безопаснее для экологии. Сейчас технологию используют для строительства офисного центра в Атланте: в итоге здание площадью более 100 000 кв. м сможет абсорбировать столько же углекислого газа, сколько усвоят за год 800 гектаров леса.

Впрочем, другие ученые предлагают высаживать растения прямо на бетоне. Для этого понадобится специальный, «зеленый», вид материала. В его составе привычный портландцемент заменили на фосфат магния. В результате бетон стал пригоден для жизни микроорганизмов. Конечно, огород в такой «почве» не вырастить, а вот мох — вполне. Такой бетон можно использовать для облицовки домов и других архитектурных сооружений.

Бетон считается самым надежным строительным материалом. Его начали использовать в 6-м тысячелетии до н. э. Пол одной из хижин поселения каменного века был залит бетоном толщиной 25 см. Заполнителем был речной гравий, в качестве вяжущего материала использовалась красная глина. Тот факт, что археологи нашли эту конструкцию в целости, говорит о прочности бетона.

С развитием технологий бетон стал еще более неубиваемым: ему не страшен ни снег, ни дождь. В состав можно добавить воздухововлекающие добавки, которые придают бетону высокую морозостойкость.

Для строительства пешеходных дорог и парковок был создан новый бетон с пористой структурой. Материал, получивший название «пьющий бетон», способен всего за минуту впитать порядка 4000 литров жидкости. Попадая на такую «губку», вода очень быстро оказывается под дорожным покрытием. Дальше, в зависимости от типа основания, вода сливается напрямую в грунт или по специальным трубам уходит в канализацию.

Для мостов и инженерных конструкций, которым приходится выдерживать многотонные нагрузки, разработана технология преднапряженного бетона. Его особенность — умение выдерживать растягивающее напряжение. При изготовлении данного бетона прокладывают натянутые стальные канаты, которые сжимают бетон и придают ему высокую прочность при растяжении. Арматура натягивается при помощи специального устройства, затем укладывают смесь. После того как смесь наберет начальную прочность, сила натяжения арматурного каркаса передается бетону, который оказывается сжатым. Данные манипуляции позволяют уменьшить или вовсе устранить напряжение от изгибающей нагрузки на конструкцию.

Еще один необычный вид бетона — литракон. Это прозрачный бетон, впрочем, правильнее его называть светопропускающим. Сквозь стену из литракона можно рассмотреть только контуры предметов. Блок из такого бетона пронизан множеством фиброоптических волокон, при этом оптоволокно составляет лишь 4% всего объема бетонной смеси. Это позволяет в полной мере сохранить классические свойства бетона, но при этом придать ему такой необычный вид.

Минус литракона — высокая стоимость. Но инженеров из Китая это не остановило. Сейчас там идет строительство дорог со встроенными солнечными панелями. Стройка развернулась на участке в 1,9 км скоростной автомагистрали Цзинаня. При возведении использовался прозрачный бетон, под которым расположен слой солнечных панелей. С их помощью можно будет подзаряжать электрокары.

Как видите, область применения бетона и его возможности широки и разнообразны. Но все-таки одной из самых перспективных сфер применения остаются дороги.

Срок эксплуатации цементобетонного дорожного покрытия составляет от 30 до 50 лет. Износостойкость гарантирует не только состав материала, но и продуманная технология укладки. В основание дороги кладётся щебень, скрепленный цементом. На него укладывается геотекстильное полотно: оно позволяет равномерно распределить приходящуюся нагрузку, исключая деформации и разрушения. На это место укладывается слой из бетонной смеси толщиной примерно 30 см. По итогам жизненного цикла, бетонная дорога обойдется на 30–40% дешевле асфальтовой за счет снижения эксплуатационных расходов и почти 6-кратного увеличения срока безремонтного использования.

Считается, что, с точки зрения устойчивости и сцепления, цементобетон — более стабильный материал, поскольку сцепление с колесами не снижается со временем. Именно поэтому бетон выбирают для изготовления взлетно-посадочных полос. Тормозной путь на бетонных дорогах короче, а освещенность за счет светоотражающего эффекта выше почти на треть.

В нашей стране дороги преимущественно сделаны из асфальта. Часто на поверхности можно встретить трещины и повреждения. Их тоже можно починить с помощью бетона — для этого используется технология холодного ресайклинга. Асфальтовое дорожное покрытие измельчают, а полученный материал скрепляют при помощи специальной цементной смеси с добавлением гидравлических вяжущих. Применение такой смеси позволяет сделать хорошее бетонное основание, на которое укладывается асфальтобетон или цементобетон. В результате дорога гарантированно прослужит еще 25 лет.

Читайте также:
Как быстро высушить наливной пол?

Сейчас перед дорожными компаниями и чиновниками стоит непростая задача: для начала строительства дорог из бетона нужна нормативно-техническая база, а также проведение необходимых лабораторных испытаний с учетом климатических особенностей каждого региона страны. Но этого пока что в России нет.

Инновации в деле. Опыт применения специальной продукции «СЗНК-Бетон»

Доклад главного технолога компании ООО «СЗНК-Бетон» Алексея Лукконена, опубликованный на Конференции ICCX St.Petersburg 2007, которая проходила с 5 по 7 декабря 2007 года.

Компания «СЗНК-Бетон» — один из крупнейших поставщиков товарных бетонов и растворов в Санкт-Петербурге и Ленинградской области. Суммарная производительная мощность — более 7000 куб. м в сутки. Огромное внимание в компании уделяется изучению и внедрению инновационной продукции и постоянному повышению качества продукции и услуг. Среди других игроков регионального рынка «СЗНК-Бетон» занимает позицию Технологического лидера. Основное направление инновационной деятельности компании — поиск наиболее эффективных технологий для современного строительства и подбор рецептур, позволяющих выпускать новые разновидности бетонов с улучшенными характеристиками. На сегодняшний день Дирекцией по технологиям и инновациям «СЗНК-Бетон» внедрено более 10 новых товарных групп.

Качаем керамзитобетон

Керамзитобетон — одна из разновидностей легких бетонов, при изготовлении которого в качестве крупного заполнителя используется керамзит фракции Керамзитобетоны значительно повышают тепло- и звукоизоляцию и позволяют существенно уменьшить вес конструкции, что также очень ценится в современном строительстве. Благодаря небольшой объемной массе, малой теплопроводности и достаточной прочности сфера применения таких бетонов настолько широка, что вполне может в большинстве случаев заменить обычный бетон. Несмотря на высокую конкуренцию на бетонном рынке и развитие технологий, найти производителя, который бы поставлял не только традиционный бетон, но и специальную продукцию, нелегко даже в Петербурге. «СЗНК-Бетон» внимательно относится ко всем пожеланиям и требованиям со стороны потребителей и готов к работе над любой необычной заявкой. То, что заказчики со своими нестандартными просьбами обращаются именно к нам — на наш взгляд, лучшее подтверждение нашей компетенции.

Так, например, в мае этого года к нам обратилась одна из самых известных крупных строительных организаций города — ЗАО «ЛенСпецСМУ» — с просьбой о прокачивании керамзитобетона через автобетононасос. Керамзитобетон был необходим для того, чтобы уменьшить вес ненесущих конструкций. В частности, различных элементов бассейна объемом около 800 куб. м. Объект, на котором производились работы, находился на реконструкции, поэтому место заливки было сильно затруднено: приходилось использовать насос и шланги. «СЗНК-Бетон» уже несколько лет производит легкие бетоны на основе керамзита, но впервые в 2007 году была создана уникальная рецептура, позволяющая прокачивать керамзитобетоны через бетононасос. Перед нами стояла непростая задача. Необходимо было обеспечить равномерное распределение легкого заполнителя в теле бетонной смеси и получить высокий класс прочности. Ведь для прокачивания необходима однородность структуры, отсутствие расслоения и водоотделения. И нам удалось этого добиться.

Сегодня разработанная нами рецептура является уникальным предложением по Санкт-Петербургу и успешно применяется на объектах других заказчиков. Еще один пример такой заливки — укладка керамзитобетона через бетононасос на крыше паркинга при строительстве элитного жилого комплекса «Лесная дача» в Курортном районе. Общий объем поставки — 540 куб. м.

Технология самоуправления

Еще одно перспективное направление, которое разрабатывают технологи «СЗНК-Бетон» — самоуплотняющиеся бетоны (далее для обозначения этого вида бетонов используется аббревиатура СУБ).

Перспективно применение самоуплотняющихся бетонов в качестве товарного бетона:

  • при возведении высотных сооружений;
  • при выполнении лицевых поверхностей из бетона;
  • изготовлении элементов с высоким содержанием арматуры (густом армировании);
  • в условиях ограниченного пространства на строительной площадке;
  • при необходимости выполнения работ с пониженным уровнем шума или сжатыми сроками.

При достаточно высокой подвижности и низком содержании воды эти бетоны хорошо уплотняются — за счет собственной массы, без воздействия дополнительной внешней уплотняющей энергии. А также самостоятельно освобождаются от содержащегося в нем воздуха и хорошо заполняют опалубку, в том числе между арматурными стержнями. Безусловным преимуществом является широкий выбор форм и придание нестандартной геометрии конструкций. При этом остаточный объем пор у самоуплотняющегося бетона не больше, чем у обычных бетонных смесей. Прочность на сжатие у таких бетонов выше, чем у рядовых, а прочность на раскалывание, статический модуль упругости, усадка и ползучесть такая же, как и у традиционных. Явным преимуществом таких бетонов является экономия трудовременных и, соответственно, денежных затрат на строительные работы. Ведь укладку может выполнять даже один человек.

Кроме того, СУБ очень удобны в применении: их можно подавать и насосом, и самотеком с высоты 5 метров — без угрозы расслоения бетонной смеси — как, например, это было на объекте ЗАО «ЛенСпецСМУ» при заливке колонн нашей продукцией (строительство выставочно-торгового центра в Лахте). Отсутствие уплотнения исключает дефекты, значительно сокращает время работ. При этом достигается высокое качество поверхности, а высокая подвижность максимально облегчает укладку. Успешному внедрению СУБ в России способствовал выход на российский рынок западных производителей добавок. Для успешного запуска этого проекта в «СЗНК-Бетон» наши технические специалисты обучались и проходили стажировку в Германии.

Читайте также:
Дом из бетонных блоков: плюсы, минусы, особенности кладки

СУБ впервые были разработаны и успешно внедрены в Японии. Затем получили широкое распространение в Европе. Но если в европейских странах они официально разрешены к использованию, без необходимости дополнительных разрешений, согласований и допусков, то в нашей стране это новое направление до сих пор вступает в противоречие с некоторыми требованиями российских нормативных документов. В прошлом году в нашей лаборатории мы проводили разработки и испытания самоуплотняющихся бетонов, получили положительные результаты по пластичности и прочности. Все разработки проводились согласно требованиям российской документации. Возникали проблемы: разработки составов и испытания, применимые к обычным вибробетонам, не отражают всех свойств самоуплотняющихся бетонов. В РФ данная продукция не стандартизирована. Поэтому в процессе внедрения производства СУБ мы ориентировались на стандарты и подходы ведущих европейских производителей.

Сегодня мы подходим к подбору состава по методу Окамуре (известному сейчас и российским специалистам), где подбор осуществляется в три этапа:

  • цементное тесто;
  • раствор;
  • бетон.

На каждом этапе производится проверка и калибровка пластичности, текучести и вязкости, чтобы установить оптимальное количество воды, пластификатора и стабилизатора. На сегодняшний день производственные мощности «СЗНК-Бетон» позволяют выпускать СУБ надлежащего качества. А имеющееся на предприятии оборудование позволяет в полной мере осуществлять контроль за ключевыми свойствами СУБ. Для успешного практического применения уже на этапе подбора смеси мы уделяем большое внимание стабильности, достаточной устойчивости характеристик бетона в связи с колебаниями качества исходных материалов. Мы используем несколько методов проверки текучести СУБ. Это определение времени истечения через воронку, определение текучести с блокировочным кольцом, тест с L — образным контейнером, с U — образной трубкой.

Для внедрения СУБ в производство мы приобрели качественно новое оборудование для отслеживания реологических характеристик бетонных смесей: текучесть, устойчивость к расслаиванию, стабильность в объеме, вязкость. СУБ, в отличие от обычного бетона, более чувствителен к колебаниям рецептуры, особенно к содержанию влаги. Поэтому мы предъявляем более жесткие требования к точности взвешивания и дозирования. Особое внимание уделяется контролю влажности заполнителей и самому гранулометрическому составу. Для контроля влажности мелкого заполнителя мы дообрудовали существующее технологическое оборудование современными измерителями влажности — разработки ведущего производителя датчиков измерения влажности фирмы «Franz Ludwig» (Германия).

Микроволновым измерением влажности измерительный процесс реализуется надежно и точно, что особенно отвечает требованиям современной индустрии стройматериалов. Датчики влажности существенно улучшают качество не только перспективных СУБ, но и рядовых бетонов отгружаемых нашей компанией, т. к. исключается возможность корректировки составов по воде «вслепую», обеспечивается стабильность бетонной смеси независимо от погодных условий и насыщенности материалов водой. Неоспоримым преимуществам СУБ противопоставляются такие его недостатки, как более высокие затраты на материал и более высокие по сравнению с обычным бетоном затраты на разработку рецептуры, производство, обеспечение качества и контроль. Самоуплотняющиеся бетоны не могут полностью заменить обычный тяжелый бетон. Его сферы применения ограничены случаями, когда он может обеспечить наилучшее соотношение затрат и эффекта.

Прочный и стойкий

Фибробетон — это бетон, армированный дисперсными волокнами (фибрами). Это еще одна интересная разработка в сфере бетонов, к которой специалисты ведущих строительных предприятий города в последнее время проявляют заметный интерес. В отличие от рядовых бетонов, фибробетоны обладают такой характеристикой, как прочность и растяжение при изгибе, что в ряде случаев дает возможность полностью или частично избавиться от стального армирования при изготовлении свай, полов, дорожного полотна.

Фибробетон обладает повышенной трещинностойкостью, прочностью на растяжение, ударной вязкостью, сопротивлением истираемости. Изделия из этого бетона можно изготавливать без армирования специальными сетками и каркасами, что упрощает технологию приготовления изделия и снижает трудоемкость. В производстве строительных конструкций все более широко применяется фибробетон, бетон, являющийся по сути разновидностью железобетона. Опыт проектирования, производства, применения и эксплуатации фибробетонных конструкций в различных областях строительства показал высокую технико-экономическую эффективность их применения.

В настоящее время накоплен достаточно большой зарубежный и отечественный опыт по исследованиям и применению фибробетона в различных видах конструкций:

  1. Несущие конструкции с зонным дисперсным армированием: плиты покрытий и перекрытий, балки, колонны;
  2. Ударо- и износостойкие изделия и конструкции: сваи, фундаменты, дорожные и аэродромные покрытия;
  3. Конструкции инженерных и гидротехнических сооружений: элементы плотин, мостов, подпорных стенок и другие;
  4. Малоармированные конструкции: кольца смотровых колодцев, безнапорные трубы;
  5. Густоармированные и тонкостенные конструкции: оболочки, напорные трубы;
  6. Конструкции с повышенной твердостью и структурной вязкостью: рабочие поверхности штамповочного, прессового и силового оборудования;
  7. Трехслойные стеновые панели и перегородки;
  8. Огнезащитные облицовки и огнеупорные изделия.

Фибробетонные строительные конструкции различного назначения следует проектировать, изготавливать и применять, руководствуясь системой действующих нормативных документов в строительстве. При проектировании фибробетонных конструкций, предназначенных для работы в среде с агрессивной степенью воздействия на железобетонные конструкции, необходимо учитывать дополнительные требования, предъявляемые к таким конструкциям соответствующими нормативными документами. При производстве фибробетонов главным требованием является равномерное распределение фибры в теле бетонной смеси.

Мы придерживались общих положений и для себя вывели несколько правил:

  1. Не подавать фибру одновременно с цементом и нежелательно подавать ее вместе с песком, т. к. это в наибольшей степени способствует образованию «ежей» (комков из фибры);
  2. Наиболее выгодно подавать стальное волокно с небольшим отставанием от начала подачи щебня, но не опережая подачу щебня, затем подача остальных компонентов в обычном порядке. В этом случае даже при сравнительно большой интенсивности подачи фибры, она распределяется в объеме щебня (в последующем бетона) равномерно;
  3. Последующая подача песка после окончания подачи фибры и щебня, а затем цемента и воды с пластифицирующими и воздухововлекающими добавками, с обычным временем перемешивания не вызывают образования «ежей»;
  4. Время перемешивания готовой смеси должно быть минимально необходимым, определяется оно опытным путем с последующим строгим контролем за соблюдением его, т. к. длительное дополнительное перемешивание на определенном этапе времени даже при соблюдении всех вышеуказанных положений может вызвать появление «ежей».
Читайте также:
Замена манжеты люка стиральной машины Indesit: как снять и поменять резинку? Как надеть на барабан уплотнительную резинку?

Проведя исследования в области применения и приготовления фибробетона можно сделать вывод, что использование стальной фибры в приготовлении бетонных смесей для различных видов конструкций значительно повышает такие показатели, как:

  • Трещинностойкость;
  • Прочность на растяжение;
  • Сопротивление истираемости;
  • Ударной вязкости;
  • Препятствует раскрытию микротрещин.

На сегодняшний день в Санкт-Петербурге «СЗНК-Бетон» реализовал несколько проектов с использованием этого материала. Крупнейшим из них является строительство нового задания Национальной библиотеки на Московском проспекте, где для изготовления буронабивных свай применялась базальтовая фибра. Использование сталефибробетонов «СЗНК-Бетон» наибольшее применение нашло при изготовлении промышленных бесшовных полов в условиях высокой степени износа поверхности, с последующей их затиркой «вертолетом» и обработкой обеспыливающими составами. Например, для заливки полов в логистическом комплексе на Волхонском шоссе (объект компании «YIT Лентек») и бизнес-центре на ул. Марата (ЗАО «Энки»).

Отметим, что «СЗНК-Бетон» продолжает свою инновационную деятельность с целью получения новых видов бетонных смесей с наиболее востребованными для современного строительства свойствами. Все заливки специальной продукции сопровождаются контролем Выездной лаборатории «СЗНК-Бетон». Это позволяет гарантировать качество нашей продукции не только на заводе, но и непосредственно на объекте заказчика.

Автор материала — Алексей Лукконен — Главный технолог компании ООО «СЗНК-Бетон» (г. Санкт-Петербург).

10 инновационных материалов, которые изменят ваш взгляд на строительство и отделку

Новые материалы и технологии появляются сегодня едва ли не каждый день. Какие-то вызывают лишь улыбку, а какие-то способны изменить мир. В этой статье мы собрали 10 разработок последних лет, которые наглядно доказали нам, что невозможное — возможно

Самовосстанавливающийся бетон

Бетон — материал, без которого не обходится, наверное, ни одна стройка. Он обладает огромной прочностью и способностью выдерживать колоссальные нагрузки. Но под воздействием влаги, ветра и других внешних факторов монолит постепенно разрушается. Казалось бы, решить эту проблему невозможно. Но специалисты из Голландии разработали удивительную технологию, благодаря которой бетон восстанавливаться без участия человека. Он в буквальном смысле реставрирует сам себя.

Как это работает? В состав бетона вводят молочнокислый кальций, а потом заселяют его живыми бактериями, которые питаются этой добавкой. Перерабатывая ее в известняк, эти микроорганизмы заделывают трещины и каверны. Пока эта разработка еще не получила широкого распространения, но возможно, в будущем она совершит революцию в строительстве, позволив отказаться от ремонтных работ.

Стеклянная черепица

Продукт, изготовленный швейцарской компанией SolTech Energy, способен удивить даже взыскательного архитектора. Стеклянная черепица станет прекрасным украшением дома, но есть от ее использования и реальная польза. Этот материал способен накапливать солнечную энергию, благодаря чему даже ночью поверхность крыши остается теплой. А значит, на ней не собирается снег. Подходит ли такое решение для северных регионов — вопрос спорный. Но в странах с умеренным климатом стеклянная черепица показывает себя наилучшим образом.

По прочности стеклянная черепица не уступает керамической. И хорошо с ней комбинируется, так как совпадает по размерам, толщине и форме

При укладке под черепицу подстилают полотно из черного нейлона. Когда солнце нагревает стеклянную поверхность, нагревается и воздух под ней. И эту энергию можно использовать не только для обогрева крыши, но и для других нужд. Так, если проложить под кровлей трубы и пустить по ним воду, система станет дополнительным источником тепла для мансарды.

Смарт-стекло

Продолжая «стеклянную» тему, расскажем о разработке, позволяющей сделать прозрачный материал непрозрачным одним прикосновением руки. Этот волшебный эффект достигается довольно просто. Между двумя стеклянными панелями помещают жидкокристаллическую пленку и пропускают через нее электричество. При подаче энергии кристаллы меняют ход движения, выстраиваясь перпендикулярно поверхности стекла, и оно становится прозрачным. Но стоит выключить ток, как частицы возобновляют броуновское движение, и материал мутнеет, делаясь непроницаемым для взгляда.

Несмотря на наличие токопроводящего слоя, «умное» стекло можно использовать в помещениях с высокой степенью влажности

Токопроводящий бетон

Попытки сделать бетон токопроводящим предпринимались давно, но заметных успехов в этой области удалось достичь лишь недавно. Уникальная разработка под названием Shotcrete принадлежит ученым университета Небраски. Используя особый минерал (магнетит), а также добавки из металлической и углеродной пыли, специалисты придали бетону новые полезные свойства. Теперь он может не только отражать, но и поглощать электромагнитное излучение.

Новый материал предназначен в первую очередь для строительства дорог, тротуаров и взлетно-посадочных полос, которые не будут покрываться льдом даже в самые сильные морозы. По сути, речь идет о «теплых полах» неограниченной площади.

Читайте также:
Выбираем лучший парник или теплицу из поликарбоната: подробные таблицы с размерами и ценой

Светопрозрачный бетон

Светопрозрачный бетон — звучит, как нечто взаимоисключающее. Но, как ни удивительно, такой продукт существует. Материал пронизывают оптоволоконные нити, способные пропускать свет и при этом выдерживающие довольно большие нагрузки.

Разработчики утверждают, что светопрозрачный бетон можно использовать в самых разных сферах — при возведении стен с подсветкой, строительстве бассейнов и создании ландшафтных композиций. Материал отличается высокой прочностью на сжатие — от 70 МПа, а его водопоглощение не превышает 1%.

Сегодня светопрозрачный бетон стоит довольно дорого — плита площадью 2 м² толщиной 2 м обойдется в 15 000 руб. Но в дальнейшем планируются удешевление.

Гибкая керамическая плитка

Еще одно противоречивое словосочетание — гибкая керамическая плитка. Речь идет о композитном изделии под названием Flexi Clay. Он изготавливается из традиционной глины, в которую замешивают пластификатор, придающий изделию эластичность. А для армирования служит прочное стекловолокно.

Размеры плитки варьируются от 253×40 до 2400×1200 мм. Толщина же составляет 2-4 мм. Внешне материал не отличается от обычной жесткой облицовки. Новинку можно использовать как для внутренней, так и для внешней отделки. Средний срок службы составляет 20 лет.

Гибкую плитку можно изгибать под прямым углом, не опасаясь растрескивания. Но для ее укладки необходимо использовать особопрочный клей

Деревянные гвозди

Металлический гвоздь, известный нам с древнейших времен, прекрасно справляется со своими задачами. Но назвать его идеалом нельзя. Проблемы возникают при необходимости разобрать деревянную конструкцию. Приходится тратить много времени и сил на выдергивание крепежных элементов, которые часто гнутся и застревают намертво. Есть и еще одна неприятность — железные гвозди подвержены коррозии. Ржавея, они не только разрушаются сами, ослабляя соединение, но и оставляют на поверхности доски неряшливые рыжие пятна.

Изобретение Beck Fastener Group решает все вопросы разом. Это гвозди из. дерева, точнее, массива бука. При разборе деревянной конструкции их не нужно выдергивать — можно просто распилить или сломать. И конечно же, ни о какой коррозии не может быть и речи.

Деревянные гвозди забивают при помощи пневматического пистолета. Предварительное засверливание не требуется

Крепежные элементы, получившие название LignoLoc, имеют диаметр 3,7 мм и длину от 50 до 65 мм. Стоит отметить, что по прочности деревянные гвозди уступают металлическим. Использовать их в капитальном строительстве нельзя. Но они прекрасно подходят для внутренней отделки, а также могут пригодиться при изготовлении мебели.

Самый теплый кирпич

Казалось бы, усовершенствовать кирпич уже просто невозможно — рынок предлагает множество вариантов этого стенового материала под все случаи жизни. Но специалисты швейцарского исследовательского института Empa смогли нас удивить, совместив в одном изделии керамику и теплоизоляцию. Так получился самый теплый кирпич в мире — «Аэробрикс». Его полости заполнены так называемым аэрогелем — синтетическим веществом, похожим на легкую пену.

Благодаря этой инновации кирпич сопротивляется холоду в 8 раз лучше, чем обычный, аналогичного размера. Кроме того, он достойно выдерживает нагрев до 300°C. К сожалению, на настоящий момент «Аэробрикс» не используют массово — слишком уж это дорого. Один квадратный метр стены обходится в сумму порядка 30 000 руб. Но со временем технология будет дешеветь, становясь все более доступной.

Хвойные панели

Этот материал появился благодаря тенденции к использованию экологически чистых продуктов. Сырьем для него служит спрессованная еловая хвоя. В качестве связующего выступает содержащаяся в иглах клейкая смола. Никакие другие химические вещества в производстве не задействованы. В результате получается листовой материал, который используют в качестве подложки под ламинат и паркетную доску.

Размер хвойных панелей — 590 × 850 мм, толщина же может составлять 3-7 мм. На пол их укладывают по диагонали, встык, и фиксируют скотчем, чтобы предотвратить расползание.

Хвойный агломерат хорошо сохраняет тепло, но не отличается высокой прочностью. Кроме того, во влажной среде он может покрываться плесенью

Гибкое дерево

Это словосочетание не следует понимать буквально. Сделать древесный массив по-настоящему гибким пока еще не удалось. Зато удалось найти элегантное компромиссное решение, наклеив треугольные деревянные дощечки на полимерную сетку. В результате получились своего рода обои, которыми можно отделывать криволинейные поверхности — ниши, колонны, арки и проч.

Отделочный материал под названием Wood-Skin выпускается в панелях размером 2500 x 1250 см и 3050 × 1525 см. Толщина варьируется в диапазоне от 3 до 30 мм. Лицевая поверхность плитки может быть выполнена из различных видов шпона, а также керамики, металла, пластики и даже камня. Но наибольшей популярностью пользуется, конечно же, дерево.

Панели из «гибкого дерева» позволяют использовать точечную подсветку. Монтаж материала производят при помощи встроенных крючков и натяжных тросов

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: