Динамическое армирование композиционного бетона при строительстве промышленных объектов

Использование в растворах бетонов нано-композитных пластификаторов позволяет существенно улучшить свойства бетонов и снизить стоимость строительных работ. При твердении бетона происходит дисперсное взаимодействие коллоидных частиц, от которого зависит характеристика бетонов после окончания процессов гидратации вяжущих. В свою очередь, силы дисперсионного взаимодействия имеют электростатическую природу, а напряженность полей при взаимодействии в среднем составляет 10 В/м. Но значения сил могут отличаться - при некоторых условиях и при наличии в коллоидных системах частиц особой топологической формы, имеющих необходимые значения действительной части проницаемости. При этом происходят гигантские резонансные усиления вблизи поверхности частиц.

Усиления электрического поля в бетоне приводят к изменениям в процессах образования кристаллогидратов (собственно цементного камня). Такими частицами могут являться, например, короткие углеродные нанотрубки определенной формы и крупные многослойные полиэдральные наночастицы — 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 соответствующему упрочнению и существенному снижению цены за куб бетонов на таких добавках, а также снижению вязкости и повышению эффективности транспортирования бетона автобетононасосами . Вместе с тем вводить какие-либо технологические изменения по отношению к используемым бетонам в практику - задача крайне трудоемкая и затратная по стоимости. В этом смысле появление в бетонах тонких добавок-направление неперспективное, поскольку суспензии чувствительны и к изменениям уровня активности ионов и к температуре . Колебания свойственных бетону параметров могут приводить к агрегации наночастиц и к выпаданию уже бесполезных осадков. Поэтому перспективна заливка опалубки бетонами, произведенных с использованием инициаторов: предварительное их нанесение на носители и использование сухих комбинированных добавок небольшой стоимости. Параллельно решается задача 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 обычный речной песок, в этом случае распределение фибриллярной структуры бетона носит изотропный характер и микроармирование бетонов наблюдается на протяженности сотен микрон. Но если в качестве носителя выбирать высокомодульные микроволокна (строительные микрофибры), стоимость которых несколько выше, то неожиданно возникают совершенно новые возможности. Т.е. микрофибра сохраняет свои достоинства как удобный материал, а с другой стороны, каждое отдельное волокно разрастается в преимущественном направлении расположения этого волокна, усиливая эффекты дисперсного армирования.

Диспергированные пластификаторы позволяют создавать новые марки качественных бетонов с максимально высокими служебными параметрами, но этот же инструмент может быть использован и для снижения цены бетона за куб с целлюлозным модификатором при производстве сверхпрочного заводского бетона. Так, для изготовления бетона марки В45 обычно требуется 550 кг цемента М500, но с использованием пластификатора позволяет снизить количества цемента до 400 кг. При этом происходит дисперсное самоармирование . В качестве фибры-носителя наноинициаторов применяют высокомодульные волокна 130-470 мкм на основе модифицированной базальтовой микрофибры и микроволокон с более высокими параметрами по прочности на растяжение.