Воздушный нанобетон: состав, характеристики, виды

4 вида нанобетона — из чего делают и где применяют нновационные бетоны?

Ключевым стройматериалом является бетон. К одному из множества его разновидностей относят воздушный нанобетон. Инновационные добавки — наноинициаторы при использовании нанотехнологий превращают растворы в материал с новыми физическими и механическими свойствами и особой сферой применения. Их прочность, маловесность, термоустойчивость заставляют отказываться от традиционных стройматериалов. Благодаря современным разработкам, стены строений приобретут способность «дышать», сохраняя тепло, самовосстанавливаться и служить людям по 1000 лет.

Что такое нанобетоны?
Как изменяли состав смеси?
Наноинициаторы
Технологии
Характеристики
Виды и область применения
Направления развития

Что такое нанобетоны?

В 1993 году петербургский ученый Пономарев А. Н. впервые опробовал новый состав. Дальнейшие исследования продолжились в Москве, Новочеркасске, Кемерово и в западных странах. Понятие нанобетонов собирательное. Это не отдельно взятый уникальный раствор. В широком смысле — это набор наноматериалов и методов, используя которые получают различные свойства композитов.

Применение современного оборудования обеспечивает изменения на молекулярном уровне, и состав приобретает уникальные свойства благодаря особой структуре вещества. Базовой матрицей может выступать не только бетон, но и другие минеральные вяжущие вещества, например, гипс. Высочайшая прочность при низком весе материала, морозоустойчивость и экстремальные перепады температуры — наиболее ценные качества наномодифицированного камня.

Как изменяли состав смеси?

Наноинициаторы

Повышение эксплуатационных характеристик происходило благодаря подбору цементной составляющей и специальным добавкам. Последние условно назвали строительной фиброй. Они различны по методу изготовления, составу, техническим качествам. Прорыв в нанотехнологиях совершили фуллерены и подобные им материалы. Это огромные каркасные молекулы из углеродных атомов (нанотрубки). Классификация включает следующие виды:

Углеродная нанотрубка имеет вид каркаса с молекулами, которые бывают разных видов.

Стальная (самая прочная).
Полимерная (устойчивая к коррозии и дешевая).
Базальтовая и из щелочностойких волокон.
СМВ — сверхвысокомодулярные полиарамидные волокна.
Высокомодулярные углеродные волокна.

Технологии

Применение новых пластификаторов привело к минимизации потребления воды в строительном растворе. Это значительно облегчило материал и повысило подвижность состава, что исключило вероятность образования трещин. Воздушные бетоны относятся к разным маркам и классам. Разные вариации рецептур открывают неограниченные возможности применения. и продолжают изучаться. В условиях лаборатории нанодобавки запускают каскад реакций, которые, в конечном итоге, обеспечивают высокую прочность без надобности армирования. Этот этап технологического процесса получил свое определение.

Дисперсное самоармирование — это обретение сверхпрочности за счет разрастания кристаллов минерального вещества, спровоцированного нанодобавками.

Технологии развиваются в нескольких направлениях к которым можно отнести:

добавление специальных ингредиентов;
нанесение защитных покрытий особых свойств на готовые основы;
укрепление железобетона преобразованной арматурой.

Характеристики

В таблице представлены основные качества усовершенствованного камня и его достоинства:

Свойства	Комментарии	Преимущества
Прочность	В 1,5 раза выше простого бетона	Долговечность
Прочность	Разрушает только интенсивный и длительный ультразвук	Долговечность
Устойчивость к температурным изменениям	Интервал воздействия — от -180 до +800 градусов Цельсия	Использование в экстремальных условиях
Бактерицидность	Выделяет атомарный кислород	Поддерживает особый микроклимат
Крепкое сцепление бетона и металла	Проникает к участку коррозии, восстанавливая прочность	Реставрационные работы
Малый вес	Обеспечивается уменьшенным объемом воды в растворе	Облегчение всей конструкции, удешевление стройки за счет менее мощного фундамента
Однородность структуры	Не дает трещин, расслоения, надломов	Возможность использовать метод литья
Водонепроницаемость	Не требует гидроизоляции	Не пропускает влагу внутрь помещений
Огнеупорность	+800 градусов Цельсия	Пожаробезопасность
Химическая устойчивость к кислотам и щелочам	В результате взаимосвязи наночастиц	Использование в агрессивной среде
Низкая стираемость	За счет однородности и плотности массы высокая удароустойчивость	Хорош для дорожных и напольных покрытий

Виды и область применения

Инновационный состав классифицируется по плотности на такие разновидности:

легкий;
средний;
прочный;
высокопрочный.

В зависимости от поставленных целей и задач для возводимого сооружения берут соответствующий наноматериал. Для частных зданий, внутренних перекрытий применяют облегченные варианты. Дорожные, аэродромные полосы, платформы для добычи нефти и газа, подъездные пути требуют более прочной формы. Мощные железобетонные конструкции, мосты, высотки — удел сверхпрочного нанобетона. С успехом он применим в строительстве в районах повышенной пожароопасности и в сейсмически нестабильных зонах.

Направления развития

Кроме строительства сфера применения стремительно расширяется, как и разработки новых форм воздушного раствора. Композиционные покрытия на основе нанобетона применяются для канализационных сооружений, где очевидно действие агрессивной среды. В результате бетон не разрушается, а металл не ржавеет. Многослойный композит подходит для полов и стен зданий общественного назначения — торговых и административных центров, парковок, школ.

Возможность нанесения путем пневмонабрызга позволяет укреплять разнообразные поверхности и использовать наноматериал как клей.

Модифицированный искусственный камень не токсичен, обладает бактерицидными и водоотталкивающими качествами, поэтому его используют в конструкциях, несущих питьевую воду. Новым направлением стало изготовление композитной арматуры. Она активно приходит на смену стальной. Используя хорошую пластичность нанобетона, методом литья создают оригинальные бытовые мелочи — столешницы, вазы, мойки, плафоны.

Читайте также:

Газовые котлы Buderus

Воздушный нанобетон — материал улучшенной структуры, усовершенствованная форма бетона!

Научно-технический прогресс с нанотехнологиями проникает во все сферы медицины, биомеханики, косметологии, электроники, телекоммуникаций, производства. Не минул он и строительной отрасли. Не так давно в строительстве появился нанобетон. Это – усовершенствованная форма бетона, изготовленная на основе новейших разработок.

В состав этого материала включены такие же составные компоненты и пластификаторы, как и в обычном бетоне. Различия заключаются в особенной форме переработки составных частиц новых бетонов на молекулярном уровне с помощью специального оборудования новейшего образца. Благодаря включению в состав наномодифицированных бетонов углеродных нанотрубок, диоксида титана, оксида кремния, базальтового волокна, фуллеренов, улучшаются характерные признаки материала и его способности.

Свойства воздушного нанобетона

Нанобетон, как и другая нанопродукция, обладает уникальными свойствами и характеристиками, которые дают простор для творчества архитекторам и проектировщикам. Воздушный нанобетон можно применять для строительства новых зданий и для реконструкции имеющихся построек, которые под действием времени и осадков утратили свой вид и форму. Такой бетон может проникать во все поры, заполнять пустоты, которые образовались от металлической коррозии, усадки грунта. Важным свойством нанобетона является его небольшая масса, которая дает широкие возможности для разностороннего применения в высотном строительстве. Устойчивость к изменениям температур и морозу позволяет возводить строения в условиях разных климатических условий. Наномодификаторы повышают прочность и долговечность строений. Срок службы зданий из такого материала повышается до 100-500 лет с планом в 1000 лет.

Размеры анкерных болтов по бетону для промышленности и дома.

Виды наномодифицированных бетонов

В понятие воздушного нанобетона входит нескольких разновидностей наномодифицированных бетонов, которые отличаются уровнем прочности и другими характеристиками. В основном наномодифицированные бетоны подразделяются на:

легкие;
средние;
высокопрочные и сверхвысокопрочные.

Из легких наномодификаторов возводят индивидуальные дома и внутренние перегородки.

Нанобетоны среднего уровня плотности наделены большой прочностью, что позволяет их применение при производстве дорог, аэродромных покрытий.

Наномодификаторы повышенной прочности применяют в строительстве высотных зданий и перекрытий, мостов, несущих конструкций, перекрытий, ферм.

Добавка в бетон для водонепроницаемости – лучшее решение проблемы его разрушения с течением времени.

Что нас ожидает?

Благодаря нанобетону, планируется создание таких строений, которые будут в буквальном смысле слова «дышать» и способствовать выводу вредных компонентов наружу. Но в тоже время такие строения будут сохранять благоприятный микроклимат и тепло в помещении. Введение в бетон полимерных наночастиц будет препятствовать разрушению строений при землетрясениях, военных действиях. Уникальные свойства нанобетонов приведут к тому, что строения смогут самовосстанавливаться в различных условиях. К тому же повысится срок службы таких конструкций до 1000 лет.

Применение

Такое ожидает нас в будущем, а сегодня воздушный нанобетон дает возможность для строительства:

высотных зданий и небоскребов с каркасом из монолитного бетона;
частных домов любого формата;
подземных парковок;
метрополитенов и подземных переходов;
большепролетных висячих мостов;
больших торговых и выставочных комплексов, павильонов, рынков;
шахт лифтов;
платформ для нефтедобычи и газодобычи;
гибридных строительных конструкций;
дорог и подъездных путей, покрытия аэродромов.

Вывод

Воздушному нанобетону принадлежит будущее. Его применение часто связано с использованием отходов железорудной и металлургической промышленности, угледобычи, переработки камня, других материалов. Сырьевой утиль удешевляет стоимость готового наноматериала, параллельно решая вопросы экологии и безопасности. Наномодификаторы снижают состав цемента и других составных компонентов в бетонной смеси.

Применение нанобетона в строительстве

Термин «нанобетон» постепенно становится привычным в строительном лексиконе, он обозначает материал, при изготовлении которого используются нанотехнологии для измельчения его основных компонентов и наноматериалы в роли модифицирующих добавок. Нанобетону характерны высокие физико-механические характеристики, открывающие новые возможности в проектировании и строительстве. Этот прочный, легкий, стойкий к термическим перепадам материал даёт возможность удешевить сооружение новых объектов и оказать помощь при реставрации старых конструкций, если использование традиционных материалов и технологий является нецелесообразным.

История возникновения нанобетона

Не знаете, где купить бетон с доставкой по СПб? Навигатор предлагает Вам бетон, щебень, песок, а также аренду спецтехники.
Впервые результаты по применению этого нового материала были получены в 1993 году учёным из Санкт-Петербурга Андреем Николаевичем Пономарёвым. Дальнейшие работы по исследованию свойств нанобетонов проводились учёными из Москвы, Новочеркасска и других городов.

В Кемеровской области учёные создали нанодобавку для бетонов, позволяющую повысить их прочность примерно на четверть. Этот новый продукт может изготавливаться из угля и отходов многотоннажной химии. Наноструктурированная углеродная добавка была названа Kemerit, используется она в строительстве жилья, дорог, мостов и при сооружении водоканалов.

Разработкой нанобетонов занимаются не только российские, но и западные учёные. Но только материалы отечественного производства способны восстанавливать пораженные коррозией бетон и армирующие элементы при восстановлении старых сооружений. К преимуществам российского нанобетона относится и его меньшая, по сравнению с зарубежными аналогами, стоимость.

Новый материал НАНОБЕТОН

Как известно, все существующие виды бетона представляют собой смесь вяжущего вещества, заполнителя и воды. Уникальные свойства, продлевающие срок эксплуатации, повышающие морозоустойчивость и стойкость к воздействию агрессивных сред, придают им специальные пластифицирующие добавки. Именно молекулы органических и неорганических пластификаторов адсорбируются на частицах цемента, позволяя сократить потребности вяжущего в воде и увеличивая подвижность бетонной смеси.

На первый взгляд состав нанобетона, недавно появившегося на строительном рынке, но сразу завоевавшего огромную популярность, принципиально не отличается. То же минеральное вяжущее, вода и заполнитель. Только вот в качестве пластификаторов российские ученые предложили использовать так называемые наноинициаторы — микроскопические полые трубки углеродных полимеров толщиной в несколько атомарных слоев. Хотя диаметр таких нанотрубок — единицы микрон, прочность превышает сотни гигапаскалей, при этом они абсолютно не восприимчивы к любым щелочам и кислотам. Взаимодействуя с цементом, наноинициаторы кристаллизуются и тем самым армируют бетон и изменяют структуру на молекулярном уровне.

Механическая прочность такого композитного материла в 2.5 раза выше обычного бетона, морозоустойчивость — на 50%. У нанобетона увеличена и стойкость к высоким температурам, он способен сохранять свои характеристики при нагревании до 800°С.

За счет изменения физической структуры резко уменьшается потребность вяжущего в воде, что позволяет снизить вес готовых бетонных конструкций в шесть раз, а вероятность появления трещин — втрое. Благодаря внутреннему молекулярному армированию снижается потребность в дополнительной арматуре, при этом наноинициаторы еще и повышают сцепление бетона с железом, взаимодействуя на молекулярном уровне даже с подвергшимися коррозией слоями.

Сегодня применение нанонбетона рекомендовано при возведении железобетонных конструкций свыше 74 м, в мостостроении, а также при сооружении объектов с высокими требованиями к сейсмоустойчивости и пожаробезопасности. Плотная и легкая однородная структура такого инновационного бетона не нуждается в специальной и общей гидроизоляции, а за счет высоких характеристик прочности объемы укладки нанобетона уменьшаются не менее, чем на 30%. Меньший вес готовых сооружений позволяет упростить конструкцию фундамента, тем самым сократив более чем в два раза стоимость и трудозатраты на работы нулевого цикла.

Нанобетон — композиционный материал будущего, приходящий на смену традиционным бетонным смесям и успешно заменяющий их как при строительстве новых объектов, так и при реставрации и восстановлении бывших в эксплуатации.

Нанобетон: основные характеристики

Использование группы нанометодов и широкого спектра наноматериалов в различных сочетаниях дает возможность управлять свойствами строительных смесей на основе минеральных вяжущих, которые не обязательно относятся к цементам.

Общим признаком нанобетонов является обладание определенными преимуществами благодаря специальной структуре, задаваемой на наноуровне.

Введение специальных добавок – наноинициаторов – позволяет значительно улучшить физико-механические характеристики бетона, повысив его прочность на 150%, морозоустойчивость – на 50%, снизив в три раза вероятность трещинообразования. Бетоны с нанодобавками могут выдерживать температуру до 800°С. Изготовленные из этого материала облицовочные плитки содержат в своей структуре нанотрубки, которые под воздействием кислорода выделяют атомарный кислород, обладающий бактерицидными свойствами.

Вес конструкции из такого бетона в шесть раз меньше аналогичного показателя традиционного материала.

К нанообразованиям относят:

фуллерены, многоатомные молекулы углеродных полимеров типа С60 и С70;
нанотрубки – молекулы, содержащие миллионы атомов углерода.

Эти молекулы можно увидеть при использовании суперсовременных атомно-силовых и туннельных микроскопов.

Фуляроиды и нанотрубки производят с помощью вольтовой дуги или лазера. Нанообразованиям придают необходимую ориентацию, которая обеспечивает им свойства полупроводников, проводников, сверхпроводников, высочайшую прочность и другие полезные качества.

Эксперты считают, что с помощью нанотехнологий целесообразно регулировать не только прочность бетона, которая в современном строительстве и так находится на высоком уровне, а уделять внимание другим свойствам, например, долговечности. В первую очередь, актуальным является решение проблемы длительного хранения сухих строительных смесей без снижения потребительских характеристик.

В рамках премии «Эко_тектоника» одной из главных задач ее организаторов является информирование широкого круга архитекторов и проектировщиков об инновационных зелёных материалах и технологиях. К таковым, без сомнения, относится продукция наноиндустрии. Так, такой инновационный строительный материал, как нанобетон, позволяет повысить качество возводимого объекта сразу по нескольким параметрам, которым уделяется особое внимание в системе экологического строительства.

Читайте также:

Армированный полипропилен

Как известно, в состав обычного бетона входят вяжущее вещество, заполнитель, вода, а также добавки, обеспечивающие различные дополнительные свойства. В нанобетоне, в качестве добавок, используются специальные наноинициаторы –полые трубки в несколько атомарных слоев углеродных полимеров. Диаметр этих нанотрубок очень мал, но их прочность составляет свыше 100 гигапаскалей. Они не восприимчивы к воздействию щелочей и кислот. При добавлении в бетонную смесь, наноинициаторы кристаллизуются, изменяя общую структуру бетона, и обеспечивают армирование материала на молекулярном уровне.

Все эти нововведения в технологию изготовления бетона значительно улучшают его качественные показатели. Так, он имеет прочность на сжатие повышается на 150%, морозостойкость – на 50%. Приобретаются дополнительные свойства, например готовый бетонный образец становится устойчивым к воздействию повышенных температур и сохраняет свою структуру неизменной при температуре до 800°С. Нанотрубки в структуре облицовочных плиток, под воздействием УФ лучей выделяют атомарный кислород, обладающий бактерицидными свойствами. Так как изменение физической структуры нанобетона снижает потребность в вяжущем, снижается вероятность возникновения усадочных трещин. Благодаря значительному повышению прочности материала, возможно снижение веса бетонных конструкций до 6 раз. Благодаря плотноупакованной однородной структуре, нанобетон не нуждается в дополнительной гидроизоляции

Все эти характеристики позволяют в разы поднять качество объекта, в т.ч. по таким параметрам зелёного строительства, как оптимизация ресурсозатрат на объект и повышение его экологичности. Поэтому этот материал может быть активно рекомендован в системе green building. А также как обязательный элемент для составления заявки на соискание ведущей Национальной премии в области экологической архитектуры и строительства «Эко_тектоника`2017».

Приглашаем принять участие в конкурсе передовых российских архитекторов и проектировщиков!

Приём заявок открыт до 22 мая 2020 года!

Условия участия по ссылке: /

Свойства воздушного нанобетона

Размеры анкерных болтов по бетону для промышленности и дома.

Направления использования нанобетона в строительстве

Нанотехнологии активно внедряются в индустрию производства строительных материалов. Новые изделия приобретают улучшенные эксплуатационные свойства. Расширяются сферы применения.

В числе инновационных разработок особое место занимает нанобетон. Материал открывает перспективы для внедрения уникальных технологий строительства.

По структуре продукт идентичен стандартным бетонным смесям. Вода и цемент обеспечивают связку компонентов в монолитную смесь. Заполнителями выступают песок, щебень, гравий, галька в различных сочетаниях. Что-нибудь изменить в этом наборе сложно. Качественные показатели бетонов регулируются пластификаторами и добавками, повышающими прочностные, морозостойкие, водонепроницаемые и иные качества продукта.

В нанобетонах эта роль отводится трубкам (инициаторам) размерами в несколько микронов. На молекулярном уровне при контакте с цементом происходит их кристаллизация. Пластификаторы приобретают повышенную твердость, превышающую 1200 ГПа. Это на 10 % больше аналогичных показателей стали и на 160 % — традиционного бетона. В результате отпадает необходимость возведения мощных по объёмам фундаментов при строительстве производственных и жилых зданий. Снижается расход арматуры. Аналогично складывается ситуация со стеновыми бетонными панелями и другими ЖБИ. Затраты на них составляют 30 % финансовой сметы сооружения объекта.

К другим достоинствам применения нанотехнологий в создании бетонов относятся следующие.

Снижение массы конструкции в 7 раз. Соответственно, сокращаются транспортные расходы, облегчаются монтажные работы.
Улучшенные морозостойкие характеристики. Обычный бетон выдерживает не более 10 циклов замораживания – размораживания при температуре 35 градусов. Без специальных добавок эта продукция не используется на 60 % территории страны. Срок эксплуатации молекулярного бетона без потери качества при температуре 40 градусов составляет 30 лет.
Устойчивость к землетрясениям. Согласно стендовым испытаниям, изделие выдерживает сейсмические колебания в 10 баллов.
Инертность к агрессивной химической среде. Кристаллы не подвержены разрушению под воздействием щелочей, кислот, солей.
Коррозионная стойкость. В обычном бетоне слабое место – окисление арматуры. Ржавчина разъедает металл. Это приводит к обрушению зданий.
Отсутствие условий для развития вредоносных микроорганизмов (плесени, грибков).
Усиленные гидроизоляционные характеристики. Нет необходимости покрывать нанобетон водоотталкивающими смесями.
Повышенная сопротивляемость пожарам и открытому огню.

Области применения высокотехнологичного бетона обширны. Продукт востребован при строительстве объектов, испытывающих сильные статические, динамические, физические и механические нагрузки. Это высокоэтажные дома, особенно сооружаемые в сейсмоопасных зонах, в условиях низких температур. Хороши перспективы применения изделия при возведении бетонных мостов, дорог. Усиленные прочностные качества делают модифицированный бетон важным звеном дамб, плотин, водоканалов, волноломов, дренажных систем, колодцев.

Товар набирает популярность у владельцев частных домов, малого и среднего бизнеса.

Нанобетон: технологии 21 века

Нанотехнологии придают строительным материалам удивительные прочностные характеристики Под нанобетоном понимают материал, преобразованный тем или иным способом с применением нанотехнологий.

Наиболее распространены следующие варианты:

Добавление особых компонентов в состав бетона.

Модифицированная базальтовая микрофибра (МБМ);
Сухая смесь готовых добавок (ССГД).

Обработка специальными покрытиями уже существующих конструкций.
Использование в железобетоне модифицированной арматуры.

На заметку: специалисты не приемлют термин «нанобетон», несмотря на то, что он основательно прижился в народе. Нано – это все-таки что-то очень маленькое, а точнее, размером в одну миллиардную долю метра. И бетон, в его строительных объемах – никак не подходит под это определение. Наиболее корректным будет название: «Наномодифицированный бетон».

Принцип работы наночастиц в бетоне

Экспериментировать с нанодобавками к строительным материалам начали в конце 20 века. Было замечено, что при вмешивании в состав углеродных нанотрубок в количестве от 0,001 до 0,0001% от доли расхода связующего вещества, прочностные и другие характеристики полученного материала повышаются до 40%, а по некоторым параметрам — и в 2-3 раза.

Происходит это за счет того, что нанодобавки провоцируют рост кристаллов в минеральном веществе, и их лучи, разрастаясь и переплетаясь между собой, придают материалу более высокую прочность. Этот процесс назвали дисперсным самоармированием.

При этом прочность цементного камня увеличивалась до 40%, а бетона – всего на 10%. Это потому, что для него важнее макроармирование, нежели на микро- и тем более наноуровне.

На заметку: цементный камень – это затвердевшее цементное тесто, без добавок и наполнителей. Соответственно, в бетоне – помимо воды и цемента присутствуют различные дополнительные компоненты.

Вторая проблема была в том, что непосредственное введение водной суспензии с нанотрубками неприемлемо для открытого производства. Так как этот способ изготовления требует лабораторных условий, при которых обеспечивается равномерное распределение микропорции наноматериала в заданной параметрами среде. В противном случае, все это может выпасть в бесполезный осадок.

Это интересно: прочность и устойчивость к коррозии, модифицированному камню придает именно сильнейшая взаимосвязь наночастиц между собой. Такая, что для разрушения ее требуется только интенсивное и длительное внешнее воздействие ультразвуком. Вдобавок, образованные связи химически устойчивы, и не реагируют ни на щелочи, ни на кислоты.

Тогда отказались от водной суспензии, и попробовали нанести наноинициаторы самоармирования непосредственно на твердый наполнитель:

Сначала экспериментировали на песке. Результат оказался лучше: структура бетона отчасти стала меняться на макроуровне, но материал все равно был недостаточно прочным для своей себестоимости.
Следом, вместо песка, испытали базальтовую микрофибру. Технические характеристики полученного камня превзошли все ожидания. Также выяснилось, что для такого метода можно использовать более дешевые наночастицы (астралены).
В итоге, был разработан высококачественный прочный бетон, имеющий умеренную стоимость для применения его в строительной промышленности.

На заметку: подробнее разобраться в тонкостях нанотехнологий поможет видео в этой статье.

Модифицированная базальтовая микрофибра

Армирование бетона фиброволокном позволяет повысить прочность, устойчивость к агрессивным средам и перепадам температур, и улучшить другие характеристики. Оптимальным волокном для этих целей является базальтовое.

Оно легче стального, не вызывает коррозии, и цена существенно ниже. Также во многом превосходит полипропиленовые и стеклянные микрофибры.

Имеет высокие показатели:

прочности на разрыв;
адгезии;
упругости;
термостабильности;
истираемости;
химстойкости.

С появлением наномодификации, и без того выигрывающее почти по всем позициям базальтовое волокно обзавелось еще несколькими преимуществами:

Улучшена механика работы его в материале;
Расширен диапазон климатических условий применения.
Модификация заключается в том, что на волокно нанесены наночастицы (углеродные астралены).

Химические процессы, ими инициированные, приводят к усилению взаимодействия микрофибры с окружающими веществами, крепко «сцепляя» весь материал между собой в единое целое.

На заметку: замешивать ее можно небольшими порциями уже после добавления воды, но лучше заранее смешать с сухой цементной смесью.

Исследование проводилось для горнодобывающей промышленности, с целью понять преимущества применения нового материала. Главным критерием оценки был показатель усадки.
При этом испытании выяснилось, что относительная деформация усадки образца, с наномодифицированной фиброй меньше на 50%. Это значит, что конструкция, в которой использована данная модификация – будет менее подвержена изменению формы при застывании и высыхании бетонной смеси.
Также в ходе эксперимента зафиксировано, что в течение 10-15 минут перемешивания модифицированных фиброволокон, в смеси все еще наблюдались их сгустки и комки. То есть, длительность этой процедуры лучше увеличить — для обеспечения наиболее равномерного распределения волокон в объеме.

Читайте также:

Гидромассажные ванны, польза и вред

По сути, это единственный минус: в сравнении с обычной базальтовой фиброй, нет экономии времени.

Характеристики

Модифицированная базальтовая микрофибра для дисперсного армирования материалов на полимерных и минеральных вяжущих, выпускается по ТУ 5761-014-13800624-2004.

Стройматериалы, изготовленные с ее применением, обладают следующими преимуществами:

Увеличение прочности на сжатие, разрыв, изгиб, растяжение, а также усталостной и ударной, вне зависимости от температуры среды (рабочий диапазон применения МБМ от -260°С до +750°С).
Минимальные деформации при усадке.
Улучшение свойств водонепроницаемости и морозостойкости, а также устойчивости к агрессивным средам и механическим воздействиям.
Увеличивается срок службы.

Область применения

Область применения микрофибры базальтовой модифицированной, во многом диктуется ее размером – длина волокон менее 0,5 мм. Это позволяет использовать ее не только при изготовлении пено- и газобетонов, тротуарной плитки, кирпича, материалов для торкретирования (декоративные штукатурки и пр.), но и покрытий, наносимых при помощи пневмонабрызга.

Получается, что основным применением нанотехнологий в сфере строительства, является изобретение микрофибры базальтовой модифицированной, а нанобетон — это одна из областей ее использования.

Наномодифицированный бетон

В цементные смеси, для улучшения качественных характеристик готовых изделий, можно добавлять непосредственно модифицированную базальтовую фибру вместе с другими компонентами. Однако, в 2008 году (после успешного завершения реконструкции моста, см. фото ниже) разработана и запатентована оптимальная рецептура сухой смеси готовых добавок к основному составу цемент-песок-вода.

Характеристики

Бетон, изготовленный с использованием этой добавки, называется: бетон легкий наноструктурированный (БЛН) – конструкционный строительный материал, обладающий при этом малым весом. Особых условий для применения ССГД не требуется.

Высокотехнологичный прочный нанобетон может быть изготовлен своими руками непосредственно на рабочей площадке, путём добавления ССГД в автомиксер согласно инструкции.

Основные параметры полученного таким способом стройматериала варьируются в следующих диапазонах:

За счет повышенной несущей способности, при сравнительно малом весе конструкции, снижаются расходы по армированию на 30% и более. Потому как требуемый диаметр стержней будет меньше, а также меняется и схема армирования.
Уменьшается нагрузка на фундамент, что позволяет делать его не таким массивным. Увеличивается количество вариантов для реконструкции зданий без изменения их оснований.
Сооружения, построенные из БЛН, не требуют дополнительной гидроизоляции. Имеют низкую пожарную опасность. А за счет своей структуры, получаемой посредством микродисперсного армирования, значительно повышается трещиностойкость и упругость материала, и в целом надежность зданий. Рекомендовано для использования на сейсмоопасных территориях.
Общая экономия при строительстве из БЛН, достигается за счет упрощения и ускорения работ при возведении крупных сооружений, а также снижения затрат на транспортировку, опалубку.

Область применения

Бетон легкий наноструктурированный, разрабатывался в первую очередь для применения в строительной промышленности, и соответствует всем нормам СанПиН для строительных материалов.

С учетом существенной стоимости БЛН, экономически целесообразно использовать его:

При строительстве высотных сооружений;
В мостостроении, дорожных работах и при возведении гидротехнических объектов;
На сейсмоактивных территориях, вне зависимости от климатического районирования.

Но при желании, применять можно и в частном строительстве, и в быту. Например, высокий показатель удобоукладываемости позволяет создавать изделия путем литья и другими способами. Так, этот материал начали использовать для изготовления оригинальных предметов интерьера, а также столешниц, моек и других изделий.

Композиционные покрытия

После освоения МБМ в 2004 году, апробировали и испытали легкий наномодифицированный бетон в 2008 г., а в 2009 г. стали пробовать применять накопленный опыт в создании покрытий. Результатом работы стало «Самоуплотняющееся многослойное композиционное противовандально-декоративное и антикоррозионно-гидроизолирующее покрытие ЭпоксиПАН», выпускаемое по ТУ 23 1253-053-91957749-2011.

Это интересно: покрытие не токсично и применимо для конструкций, контактирующих с питьевой водой

Характеристики

В его состав, помимо эпоксидных и других компонентов, входит и модифицированная микрофибра, и отдельные углеродные наночастицы. За счет этих нанодобавок, при нанесении покрытия начинают происходить те же процессы микродисперсного самоармирования, в результате чего поверхность основания уплотняется, и приобретает все новые свойства, присущие наноструктурированному материалу.

Чтобы покрытие проникло на большую глубину – предварительно наносят слой соответствующей грунт-пропитки. А для подготовки металлических изделий, используется специальный праймер. Таким образом, граница раздела между основанием и покрытием практически отсутствует, обработанная конструкция ведет себя как единое целое, при этом исключаются возможные локальные отшелушивания и отслоения.

Обработанные конструкции приобретают множество полезных свойств, некоторые из них:

Трещиностойкость, адгезия к бетону более 3 МПа, к металлу – 5 Мпа;
Морозостойкость не менее F450;
Водонепроницаемость от W18;
Стойкость к агрессивным средам и коррозии свыше 15 лет;
Прочность на сжатие не менее 60 МПа, а также ударопрочность;
Повышается пожаробезопасность;
Температура нормальной эксплуатации от -80°С до +180°С;
Устойчивость к ультрафиолету.

Читайте также:

Доводчик дверной ремонт своими руками

Сейчас на рынке практически не найти схожих по техническим характеристикам нанопокрытий других производителей — по крайней мере, в заданном ценовом диапазоне.

Область применения

Обработка таким способом, может успешно применяться для конструкций, эксплуатирующихся в агрессивной среде, например, канализации. Металл перестаёт ржаветь, а бетон – разрушаться.

В покрытие можно добавить колер и использовать для декоративной отделки, одновременно придавая строению гидроизоляционные и антикоррозийные свойства, повышая его износостойкость.

Обратите внимание! Отлично подходит для поверхностей подверженных истиранию – например, пола крытых парковок, торговых центров, муниципальных учреждений и др. Если обработать им стены сооружений из пористых пено- или газобетонов, находящихся в черте города, то они приобретает антивандальную, и в целом устойчивость к городской среде. Также может выступать в роли клея и применяться для многих других целей.

Арматура композитная наномодифицированная

Композитная арматура медленно, но верно вытесняет собой стальную. Это обусловлено рядом преимуществ, таких как: высокая коррозионная стойкость, долговечность, меньший вес и другие характеристики. Однако существует и ряд проблем при ее использовании. Одна из которых – низкие свойства адгезии с бетоном.

Чтобы повысить их – применяют несколько методов, например, рифление поверхности или напыление на нее песка, но это помогает лишь отчасти. Более эффективно решению проблемы способствует добавление углеродных нанокомпонентов в состав арматуры, которые увеличивают ее сцепляющие свойства с бетоном.

Заключение

Главная слабость бетона – самого распространенного строительного материала, в том, что изделие уже на стадии изготовления приобретает микротрещины. А в процессе эксплуатации, под нагрузками, они только развиваются и сильнее раскрываются. Применение технологий наноструктурирования бетона, как раз препятствует возникновению трещин на наноуровне, а использование базальтовой фибры – на микроуровне.

Если же еще добавить и макроармирование отдельными стержнями, сетками или каркасами – в результате получится очень прочная, с высокими показателями трещиностойкости конструкция. Таким образом, использование нанотехнологий в строительной промышленности открывает новые горизонты для самых смелых архитектурных решений. Надеемся, что наша инструкция помогла читателю разобраться, что такое нанобетон.

Нанобетон — строительный материал нового поколения

Нанобетон.

Нанобетон – разновидность бетона, получаемого с применением нанотехнологий – добавлением специальных добавок – наноинициаторов, которые существенно улучшают физические качества бетона. Они увеличивают его механическую прочность на 150%. Наноинициаторы, взаимодействуя с цементом, кристаллизуются, армируют бетон и на молекулярном уровне изменяют его структуру.

Свойства и преимущества нанобетона

Виды нанобетонов и их назначение

Технические характеристики нанобетона

Ссылки на источники

Свойства воздушного нанобетона

Размеры анкерных болтов по бетону для промышленности и дома.

Нанобетон:

Нанобетон – разновидность бетона, получаемого с применением нанотехнологий – добавлением специальных добавок – наноинициаторов.

Наноинициаторы при добавлении в бетон существенно улучшают его физические качества. Они представляет собой микроскопические полые нанотрубки в несколько атомарных слоев углеродных полимеров. Диаметр этих нанотрубок – всего несколько единиц микрон, но их прочность больше 10 ГПа. Кроме того, их достоинством является невосприимчивость к щелочам и кислотам.

Когда наноинициаторы взаимодействуют с цементом, они кристаллизуются, армируя бетон и на молекулярном уровне изменяя его структуру. Исходя из этого, требования по армированию конструкций при использовании наноинициаторов снижаются.

Наноинициаторы также повышают сцепление бетона с металлом, при этом они на молекулярном уровне взаимодействуют даже со слоями, подвергшимися коррозии. Соответственно применение нанобетона возможно в двух направлениях: в качестве материала для реконструкции старых сооружений и для возведения новых зданий.

При нанесении на железобетонную конструкцию нанобетон имеет свойство заполнять ее микропоры, при этом данный стройматериал полимеризуются и восстанавливает прочность конструкции. Кроме того, нанобетон вступает в реакцию с коррозийным слоем проржавелой арматуры и восстанавливает ее сцепление с бетоном.

Нанотрубки, находящиеся в структуре облицовочных плиток из нанобетона, выделяют под воздействием кислорода атомарный кислород, имеющий бактерицидные свойства.

В качестве наноинициаторов используются наночастицы оксида кремния, поликарбоксилата, диоксида титана, базальтового фиброволокна, углеродные нанотрубки, фуллерены. На 1 тонну бетона необходимо добавить 5 грамм наноинициатора.

Нанобетон относится к легким типам бетона.

Этот современный материал применялся, например, в Сочи при подготовке трасс к зимней Олимпиаде-2014, при строительстве моста через Волгу в городе Кимры.

Всё о нано присадках

Нано присадки, в отличие от пластификаторов, на бетон не влияют в отрицательном плане. При их использовании улучшаются такие характеристики бетонных сооружений, как сроки службы, стойкость к щелочи и кислотам, перепадам температур. Органические и неорганические элементы нано присадок производят адсорбцию в цементе, снижая необходимое количество жидкости в растворе, что убыстряет схватывание бетона и сокращает сроки строительства. При этом качество постройки улучшается весьма заметно.

Итак, использование наноинициаторов улучшает как химические, так и физические свойства материала, увеличивает его стойкость к высоким температурам. Запас прочности возрастает почти на 100%, а холодоустойчивость увеличивается на 50%. Надо сказать, что материал не теряет своих свойств при термическом воздействии до 800 С, то есть такой бетон можно использовать даже при строительстве печей. Нано трубки, входящие в кристаллическую структуру облицовочных плиток из наномодифицированного бетона, обладают бактерицидными свойствами, что улучшает экологическую чистоту строения.

Значительное снижение количества воды, необходимой для вяжущей составляющей, достигается изменением физической структуры нанобетона, что помогает снизить вес конструкций из бетона в семь раз, и при этом ликвидировать возможность появления трещин. Ведь не секрет, что трещины в бетоне образуются из-за воды, которая остается в бетоне даже после полного его высыхания, и особенно эта проблема актуальна для северных регионов нашей страны.

Кроме того, наноинициаторы увеличивают сцепление бетона с металлом, а армирование на уровне кристаллической решётки облегчает конструкцию за счёт уменьшения необходимости использования арматуры. Расчеты и строительный опыт показали, что здания, построенные из нанобетона, весят меньше, чем здания, построенные с помощью легкой композитной арматуры, и при этом гораздо прочнее их.

Следует добавить еще вот что: высокая прочность нанобетона позволяет использовать меньшое количество раствора примерно на 30%. Данный материал рекомендуется использовать при сооружении конструкция из железобетона от 80 метров, объектов с высокими требованиями к сейсмоустойчивости и пожарной безопасности. В гидроизоляции сооружения при использовании нанобетона нет необходимости. Такой бетон сам становится гидроизолятором, не пропуская влагу через себя, что несвойственно практически всем видам современного бетона.

Для конструкций, выполненных из нанобетона, не требуется мощного фундамента, а это позволит очень существенно снизить расходы на весь комплекс строительства, включая и трудозатраты. Как уже упоминалось выше, изделия из такого материала имеют преимущество в весе перед конструкциями, выполненными из обычного бетона.

Свойства и преимущества нанобетона:

– механическая прочность нанобетона на 150% выше, чем обычного,

– долговечность,

– морозостойкость выше на 50%, чем у обычного,

– устойчив к высоким температурам, свои характеристики он сохраняет при температуре до 800 оС,

– устойчив к низким температурам (минус 150-180 оС),

– измененная структура нанобетона резко уменьшает потребность в воде вяжущей составляющей, что в 6-8 раз уменьшает массу бетонной конструкции и вероятность возникновения трещин,

– благодаря плотной легкой однородной структуре нанобетон не нуждается в гидроизоляции,

– т.к. готовые сооружения из нанобетона имеют меньший вес, чем конструкции из обычного бетона, для них не требуется мощный фундамент, что позволят сократить стоимость строительства и трудозатраты,

– высокая прочность материала позволяет уменьшить объемы укладки нанобетона на 30%,

– снижение весовых нагрузок на фундамент в 6-8 раз,

– низкая теплопроводность.

Что такое нанобетон и его роль в современном строительстве

Главная / Новости / Что такое нанобетон и его роль в современном строительстве

Бетон давно известен всему миру и широко используется на всех стадиях проведения строительных работ. На сегодняшний день очень часто можно услышать такое понятие, как нанобетон. Хотя, по своей сути, такой бетон очень мало чем отличается от обычного и всем известного бетона. Изготовление бетонной смеси также подразумевает использование воды, всевозможных вяжущих веществ и заполнителей. В тоже время, нанобетон имеет лучшие технологические характеристики, по сравнению с обычным.

Пластификатор, который применяется для изготовления нанобетона, имеет миниатюрные трубки, в несколько микрон. Самое главное, что эти наноинициаторы совершенно не бояться щелочной и кислотной среды. А происходит это все на молекулярном уровне, так как при смешивании цемента и пластификатора, последний кристаллизируется. В качестве пластификаторов обычно используют поликарбосиликат или оксид кремния, а точнее сказать их наночастицы. Также возможно применение диоксида титана и углеродных нанотрубок.

Отличительная особенность наноцемента еще в том, что его инициаторы имеют великолепную прочность, что снижает требования к армированию бетонной конструкции. Прочность этого бетона выше примерно на 150%, по сравнению с обычным, при этом, вес конструкции из нанобетона намного меньше, примерно в 5 раз, по сравнению с сооружением, возведенным из обычного бетона. К тому же, морозостойкость нанобетона выше примерно на 50%.

Имея такие высокие качественные характеристики, нанобетон используют для возведения зданий, к которым предъявляются повышенные требования, к примеру, по сейсмоустойчивости или сопротивлению возгоранию. Интересен еще тот факт, что нанобетон не подлежит в какой-либо дополнительной обработке, не требуется укладки гидроизоляции, что значительно снижает затраты на возведение здания. А прочность материала позволяет сократить его при строительстве до 30%. Разработки в сфере нанобетона ведутся до сих пор, и упор уже делается больше на долговечность бетона. Все известно, что любой бетон имеет достаточно ограниченный срок хранения.

Очень важно, что с появлением нанобетона появилась возможность возводить сооружения в опасных сейсмических районах. Можно построить здание под землей или в тяжелых горных условиях. Этот вид бетона идеально подойдет для монолитных конструкций и мостов. Можно сказать, что будущее за нанотехнологиямия, так как нанотехнологии уже применяются при изготовлении лакокрасочного покрытия, стекла покрывают смесью из наночастиц, которые позволяют грязи и влаге стекать и не загрязнять поверхность и так далее.

Виды нанобетонов и их назначение:

– легкие нанопенобетоны. Рекомендованы для использования в индивидуальном строительстве и для возведения перегородок в помещениях разного назначения;

– нанобетоны средней плотности. Применяются в строительстве объектов, к которым выдвигаются требования повышенной прочности (мосты, дорожные и аэродромные покрытия и т. п.);

– нанобетоны высокой, сверхвысокой прочности. Подходят для строительства несущих конструкций в жилых домах, в коммерческих зданиях, в сооружениях промышленного сельскохозяйственного назначения (обустройство лифтовых шахт, изготовление балок, ферм и др.).

Применение нанобетона:

– промышленное и гражданское строительство,

– строительство железобетонных конструкций от 74 м и при возведении объектов с повышенными требованиями к пожаробезопасности и сейсмоустойчивости,

– мостостроение,

– теплоизоляция трубопроводов,

– пожаростойкая теплоизоляция зданий,

– пожаростойкие теплоизоляционные перегородки и переборки на транспорте,

– теплоизоляционная облицовка зданий,

– ограждающие конструкции.

Нанобетон

Нанобетон.

Нанобетон:

Нанобетон – разновидность бетона , получаемого с применением нанотехнологий – добавлением специальных добавок – наноинициаторов.

Когда наноинициаторы взаимодействуют с цементом , они кристаллизуются, армируя бетон и на молекулярном уровне изменяя его структуру. Исходя из этого, требования по армированию конструкций при использовании наноинициаторов снижаются.

Нанотрубки, находящиеся в структуре облицовочных плиток из нанобетона, выделяют под воздействием кислорода атомарный кислород , имеющий бактерицидные свойства.

В качестве наноинициаторов используются наночастицы оксида кремния, поликарбоксилата, диоксида титана, базальтового фиброволокна , углеродные нанотрубки , фуллерены . На 1 тонну бетона необходимо добавить 5 грамм наноинициатора.

Нанобетон относится к легким типам бетона .

Свойства и преимущества нанобетона:

– механическая прочность нанобетона на 150% выше, чем обычного,

– морозостойкость выше на 50%, чем у обычного,

– устойчив к высоким температурам, свои характеристики он сохраняет при температуре до 800 о С,

– устойчив к низким температурам (минус 150-180 о С),

– благодаря плотной легкой однородной структуре нанобетон не нуждается в гидроизоляции,

– т.к. готовые сооружения из нанобетона имеют меньший вес, чем конструкции из обычного бетона , для них не требуется мощный фундамент, что позволят сократить стоимость строительства и трудозатраты,

– высокая прочность материала позволяет уменьшить объемы укладки нанобетона на 30%,

– снижение весовых нагрузок на фундамент в 6-8 раз,

– низкая теплопроводность.

Виды нанобетонов и их назначение:

Нанобетон – новое слово в строительных технологиях

Сегодня в связи с бумом в сфере загородного домостроительства, в нашей стране разрабатываются все новые и новые строительные материалы. Однако их ассортимент растет так быстро, что новоявленному застройщику, и даже профессиональному строителю очень трудно сориентироваться в этом многообразии. Но так как часто многие производители выпускают не совсем качественные материалы, доверие потребителя к инновационным технологиям не так высоко, как предполагается. Застройщики предпочитают использовать традиционные, проверенные материалы, а мимо многих новых, вполне достойных разработок проходят, не обращая на них внимания. Однако есть сегодня материал, мимо которого не стоит проходить частному застройщику, если он хочет построить себе надежный дом за относительно небольшие деньги. Таким материалом является нанобетон.

Итак, любой современный дом, как правило, начинается с бетона, и с этим трудно не согласиться. Для возведения жилых зданий и сооружения прочих строительных объектов применяются самые разные марки бетонных смесей. Сегодня для улучшения характеристик бетона в него добавляют самые разные присадки, помимо вяжущей части, воды и заполнителей, и многие из них состоят из так называемых нано частиц. Такие присадки называются нано присадками. С добавлением в состав нано присадок бетонная смесь получает множество очень полезных свойств. Так, в полученной бетонной смеси снижается потребность воды как вяжущей составляющей. До этого строители использовали разные пластификаторы, но эти пластификаторы часто в целом ухудшали качество бетона, а не улучшали его.

Всё о нано присадках

Какие принципиальные отличия наномодифицированного бетона, появившегося относительно недавно, можно выделить? В составе такого бетона имеется так называемая минеральновяжущая составляющая. Пластификаторы уступают место наноинициаторам, представляющим собой очень мелкие пустотелые цилиндры (или трубки) углеродных полимеров всего в несколько атомарных прослоек. Их поперечное сечение составляет чуть больше нескольких микрон, при этом материал обладает невероятно высокой стойкостью и прочностью. Также они игнорируют щёлочи и кислоты, то есть не вступают с ним в реакцию, таким образом, нанобетон, в отличие от бетона обычного, становится химически нейтральным. Вступая с цементом во взаимодействие и являясь точками кристаллизации, нано трубки способствуют армированию бетона, меняя кристаллическую решётку на молекулярном уровне.

Итак, использование наноинициаторов улучшает как химические, так и физические свойства материала, увеличивает его стойкость к высоким температурам. Запас прочности возрастает почти на 100%, а холодоустойчивость увеличивается на 50%. Надо сказать, что материал не теряет своих свойств при термическом воздействии до 800 С, то есть такой бетон можно использовать даже при строительстве печей. Нано трубки, входящие в кристаллическую структуру облицовочных плиток из наномодифицированного бетона, обладают бактерицидными свойствами, что улучшает экологическую чистоту строения.

Назначение различных классов нанобетонов и их категории

Наномодифицированные бетоны разделяются на: лёгкий наномодифицированный пенобетон, нано улучшенный бетонный раствор нормальной консистенции и наномодифицированные бетоны высокой и сверхвысокой прочности. Существуют некоторые рекомендации по применению нано материалов в разных отрослях строительства.

Лёгкие нанопенобетоны хорошо применяются для индивидуального жилищного строительства, для строительства помещений различного предназначения и возведения межкомнатных стен.

Для строительства таких объектов как мосты, гоночные трассы, аэродромны и дороги, и тому подобные сооружения, требуется повышенный запас прочности. Для их возведения применяют наномодифицированные бетоны средней плотности.

При возведении больших сооружениях различной направленности применяется наномодифицированный бетон высокой и очень высокой прочности. Для изготовления ферм, блоков и несущих конструкций требуется применение очень прочного материала, и нанобетон высокой прочности подходит для этого лучше всего.

Создание нанобетона

Разработки наномодифицированных строительных материалов впервые начались в конце прошлого столетия. В России разработки таких материалов начались в 1993-м году. Ведущими компаниями, специализирующимися в наноконструировании, были взяты лучшие зарубежные образцы, изучены их свойства и возможности. В проекте приняли участие множество учёных со всех городов страны. Произошло разделение проекта на два направления – создание материалов для реконструкции старых объектов и материалов для строительства новых. В результате были получены технологии, значительно превышающие западные по эффективности.

Аналогичными инновационными разработками по созданию новых стройматериалов занимаются не только русские учёные, но и их западные коллеги и во многих странах. Не настолько успешно, но эти разработки вполне имеют право на существование в современных строительных реалиях. Дело в том, что западные ученые разрабатывали свои материалы для нормальных климатических условий, которые совершенно не подходят для строительства в сложных условиях. Отечественные разработки выдерживают очень низкие температуры, в чем значительно превосходят продукт, разрабатываемый за рубежом.

Впрочем, модифицированный с помощью нано присадок бетон и сегодня не столь доступен, как обычные смеси. В связи с очень малым сроком хранения в сухом виде имеется много проблем с использованием этого материала. Однако необходимо отметить, что разработки по улучшению характеристик таких материалов в данный момент направлены больше на улучшение долговечности и сроков хранения в сухом виде. По характеристикам прочности модифицированный бетон намного опережает обычные растворы, поэтому он очень востребован в современном строительстве. Остаётся надеяться на то, что в ближайшем будущем эти технологии приобретут массовое распространение, и станут доступны всем.