Дисперсное армирование композитных бетонов при промышленном и жилищном строительстве

Использование в бетоне композиционных пластификаторов позволяет существенно улучшить свойства бетона и снизить себестоимость производства. Твердение бетона сопровождается дисперсным взаимодействием коллоидных частиц, которое определяет, в том числе, плотность структуры и характеристика бетонов после окончания гидратации вяжущих. В свою очередь, силы дисперсионного взаимодействия имеют статическую природу, а напряженность поля при взаимодействии составляет 10 В/м. Однако значения этих сил могут отличаться - при некоторых условиях и при наличии частиц топологической формы, имеющих необходимые значения действительной части диэлектрической проницаемости. При этом происходят резонансные усиления поля вблизи поверхности таких частиц.

Усиления поля в бетоне приводят к пространственным изменениям в процессах образования соответствующих кристаллогидратов . Такими частицами могут являться углеродные нанотрубки определенной формы и крупные многослойные наночастицы — астралены. Введение таких частиц в бетоны в незначительном количестве приводит к росту в бетоне протяженных образований длиной в сотни мкм. Наличие таких образований является микродисперсным самоармированием бетонов, что приводит к упрочнению и значительному уменьшению ценовой планки бетона за куб при изготовлении на основе нанодобавок, а также снижению вязкости и увеличению эффективности транспортировки бетонов с помощью автобетононасосов . Но вводить какие-либо технологические изменения по отношению к применяемым бетонам в широкую практику - задача трудоемкая и затратная по стоимости. В этом смысле появление в бетонах суспензионных добавок-направление неперспективное, поскольку суспензии чувствительны и к изменениям активности ионов и к температуре среды. Колебания свойственных бетону характеристик могут приводить к агрегации взвешенных наночастиц и к выпаданию уже бесполезных осадков. Поэтому гораздо более перспективна заливка сооружений бетонами, полученных с применением структурирующих инициаторов: нанесение на твердые носители и использование сухих добавок небольшой стоимости. Параллельно решается задача разбавления, необходимого для распределения малого количества наноинициаторов и эффективной заливки бетоном. В этом случае необходимое распределение достигается привычным механическим перемешиванием.

Носителем в бетонах может быть и обычный песок, в этом случае распределение структуры бетона по направлениям носит практически изотропный характер и микроармирование бетонов наблюдается на протяженности всего лишь сотен микрон. Но если в качестве носителя выбирать микроволокна (строительные микрофибры), стоимость которых несколько выше, то возникают совершенно новые возможности. Т.е., с одной стороны, микрофибра сохраняет достоинства как удобный для технологии перемешивания материал, а с другой стороны, каждое отдельное волокно в процессе созревания бетона разрастается в направлении расположения этого волокна, усиливая эффекты армирования.

Модифицированные пластификаторы позволяют создавать новые марки высококачественных бетонов с максимально высокими служебными параметрами, но этот же инструмент может быть использован и для решения задач уменьшения стоимостной характеристики бетона за куб с структурированным пластификатором при изготовлении сверхпрочного товарного бетона. Например, для производства бетона марки В45 обычно требуется не менее 550 кг цемента М500, но с использованием пластификатора позволяет снизить необходимое количества цемента до 400 кг. При этом происходит динамическое дисперсное самоармирование бетона. В качестве фибры наноинициаторов бетона используют высокомодульные базальтовые микроволокна длиной 150-550 мкм на основе модифицированной микрофибры и волокон с еще более высокими параметрами по прочности .