Дисперсное армирование бетона при промышленном строительстве

Применение в растворах бетонов нанокомпозиционных пластификаторов позволяет значительно улучшить свойства бетона и снизить себестоимость производства. При твердении бетона происходит дисперсное взаимодействие коллоидных частиц, от которого зависит, в том числе, плотность структуры и характеристика бетона после окончания гидратации цементных вяжущих. В свою очередь, силы дисперсионного взаимодействия имеют электростатическую природу, и напряженность электрических поля при взаимодействии в среднем составляет 10 В/м. Но значения этих сил могут существенно отличаться и в большую сторону - при некоторых условиях и при наличии частиц особой топологической формы, имеющих при этом необходимые значения действительной части проницаемости. При этом происходят резонансные усиления поля вблизи таких частиц.

Усиления поля в бетоне приводят к изменениям в процессах образования кристаллогидратов . Такими частицами могут являться, например, короткие углеродные нанотрубки и крупные многослойные наночастицы фуллероидного типа — астралены. Введение таких частиц в бетоны в незначительном количестве приводит к росту в бетоне образований длиной в сотни мкм. Наличие таких образований является ничем иным, как самоармированием бетонов, что приводит к упрочнению и качественному снижению стоимости куба бетонов при изготовлении на основе нанодобавок, а также снижению вязкости и увеличению эффективности транспортировки смесей автомобильным бетононасосом . Вместе с тем вводить какие-либо серьезные технологические изменения по отношению к используемым бетонам в практику - задача крайне трудоемкая и затратная по стоимости. В этом смысле появление в бетонах добавок-направление неперспективное, поскольку суспензии сильно чувствительны и к изменениям активности водородных ионов и к температуре среды. Колебания свойственных бетону параметров могут приводить к агрегации взвешенных наночастиц и к выпаданию осадков. Поэтому гораздо более перспективна заливка опалубки бетонами, произведенных с применением структурирующих наноинициаторов: нанесение на твердые носители и использование сухих добавок невысокой стоимости. Параллельно решается задача последовательного разбавления, необходимого для равномерного распределения малого количества наноинициаторов и эффективной заливки бетоном. В этом случае распределение достигается механическим перемешиванием.

Носителем в бетонах может быть и песок, в этом случае распределение структуры бетона носит практически изотропный характер и микроармирование бетонов наблюдается на протяженности всего лишь сотен микрон. Но если в качестве носителя выбирать микроволокна , стоимость которых несколько выше, то возникают совершенно новые возможности. Т.е. микрофибра сохраняет свои 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 стоимости по доставке бетона за куб с самонапрягаемым модификатором при производстве сверхпрочного товарного бетона. Так, для изготовления бетона марки В45 обычно требуется 550 кг портландцемента М500, но с использованием модифицированного пластификатора позволяет снизить необходимое количества цемента до 400 кг. При этом происходит динамическое дисперсное самоармирование бетона. В качестве микрофибры-носителя наноинициаторов бетона используют высокомодульные базальтовые микроволокна длиной 130-470 мкм на основе модифицированной микрофибры и волокон с более высокими параметрами по прочности на растяжение.