Применение нанотехнологий в строительстве

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.

Углеродные нанотрубки

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 изображении: а – структура обычного цементного камня; б – камень, после добавления нанотрубок

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.

Микрофотография явления агломерации астраленов на углеродных нанотрубках

Лаборатория по производству нанотрубок в Новосибирске, Россия.

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.

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.

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.

В 2007 году была завершена реконструкция моста через р. Волга в г. Кимры, где впервые в промышленных масштабах применяли БЛН

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:

Физико-механические показатели легкого наноструктурированного бетона в возрасте 28 дней согласно ТУ 5789-035-23380399-2008.

Основные преимущества:

1. 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.
2. Уменьшается нагрузка на фундамент, что позволяет делать его не таким массивным. Увеличивается количество вариантов для реконструкции зданий без изменения их оснований.
3. 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.
4. Общая экономия при строительстве из БЛН, достигается за счет упрощения и ускорения работ при возведении крупных сооружений, а также снижения затрат на транспортировку, опалубку.

Работы по реконструкции моста в г. Кимры

Область применения

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

Пример рецептуры с добавлением ССГД и полученные технические характеристики бетона

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.

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.

Базальтовое фиброволокно

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.

В таблице приведено сравнение экспериментальных данных образца бетона с добавлением обычной базальтовой фибры (1) и модифицированной (2).

Месторождение базальта с характерной столбчатой структурой

• 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.

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.

Основные характеристики МБМ

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.

Разлом фиброармированного камня

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.

Дозировка МБМ согласно ТУ 5761-014-13800624-2004

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

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.

Нанотехнологическое зарядное устройство

Айфон, который держит зарядку год? Почему бы нет

Когда эту штуку создадут, то вам больше не потребуется использовать никакие проводные зарядные устройства. Новая нанотехнология работает как губка, только впитывает не жидкость. Она высасывает из окружающей среды кинетическую энергию и направляет ее прямо в ваш смартфон. Основа технологии заключается в использовании пьезоэлектрического материала, который генерирует электричество, находясь в состоянии механического напряжения. Материал наделен наноскопическими порами, которые превращают его в гибкую губку.

Официальное название этого устройства — «наногенератор». Такие наногенераторы могут однажды стать частью каждого смартфона на планете или же частью приборной панели каждого автомобиля, а возможно, и частью каждого кармана одежды — гаджеты будут заряжаться прямо в нем. Кроме того, технология имеет потенциал использования на более масштабном уровне, например, в промышленном оборудовании. По крайней мере так считают исследователи из Висконсинского университета в Мадисоне, создавшие эту удивительную наногубку.

Структура

Нанобетон — собирательное название, которое включает в себя некий перечень материалов. Они изготавливаются благодаря различным комбинациям, которые влияют на:

• состав;
• свойства;
• цену;
• плотность;
• структуру;
• вес;
• устойчивость.

Состав обычного бетонного вещества: вяжущее средство, заполнитель, вода, некоторые добавки (пластификаторы). При создании нанобетона пластификаторы заменяют наноинициаторами. Изменения происходят на молекулярном уровне и целиком меняют структуру смеси. После использования подобной техники исключается потребность в армировании бетона. Он приобретает устойчивость к щелочи, кислотам.

Наноинициатор — полимерная углеродная труба (толщина стенки составляет всего несколько атомов). Прочность нанобетонов- 100 гигапаскалей. Чаще всего в качестве инициаторов выступают:

• диоксид титана;
• оксид кремния.

Список литературы

1. Первый Балабанов, В.И. Нанотехнология. Наука будущего. — М.: Издательский дом «Эксмо», 2007.
2. Азаренков Н.А. Основы нанотехнологий и наноматериалов / Н.А. Азаренков, А.А. Веревкин, Г.П. Ковтун // Учебное пособие. — Харьков // Учебник. 2007.
3. M. Анишук В. М. Наноматериалы и нанотехнологии / В.М. Анишук, В.З. Борисенко, С.А. Жданюк, Н.К. Толочко // — Минск. БГУ, 2006 г. — 375 с.
4. Верещагина, И. А. Инновационная техника. Введение в нанотехнологии: Учебное пособие / Я. А. Верещагина. — Казань: Издательский дом Казанского государственного технического университета, 2002 г. — 115 с.
5. Головин, Юрий Иванович. Введение в нанотехнологии. — М.: Машиностроения, 2004. — — 496 с.
6. Бородин И.Ф. Нанотехнологии в сельском хозяйстве / И.Ф. Бородин // Механизация и электрификация сельского хозяйства, — 2003. — № 10. — С. 2-5.
7. Ковшов А.Н. Основы нанотехнологий в машиностроении / А.Н. Ковшов, Ю.Ф. Назаров, И.М. Ибрагимов // Учебник. — М.: Издово-МГУ, 2006.
8. Пул. C. Нанотехнология / C. Пул Ф. Оуэнс // 2-е — М.: Техносфера, 2005 — 260 с.
9. Неволин В.К. Зондовые технологии в электронике / В.К. Неволин // — М.: Техносфера, 2004.

Российский нанобетон

Чудо-бетон создали недавно наши ученые. По своим характеристикам он намного превосходит обычный: чрезвычайная прочность в сочетании с необыкновенной легкостью и устойчивостью к температурным перепадам.

Такой бетон сделает строительство намного дешевле. Кроме этого, его можно будет использовать при реконструкции и ремонте бетонных и железобетонных сооружений, когда привычные строителям технологии не смогут обеспечить нужного качества. Бетон этот был разработан с использованием самых современных нанотехнологий. При его изготовлении станут применяться специальные добавки — наноинициаторы, способные в значительной степени увеличить физические свойства бетона.

Механическая прочность нанобетона обещает стать почти на 150% больше, чем прочность обычного бетона, морозостойкость увеличится почти на 50%, ну, а вероятность появления трещин в процессе эксплуатации станет в разы ниже. Так же нельзя не отметить и такой факт, что вес бетонных и железобетонных конструкций из подобного нанобетона уменьшится, примерно, в пять-шесть раз.

Первые результаты при создании нового бетона были получены еще в 1993 году ученым из Санкт Петербурга, Андреем Пономаревым. Затем работы велись уже целой группой ученых. На данный момент участие в проекте принимают Московский ООО «Нанотроника», «Наноцентр» МЭИ, Новочеркасский НПО «Синтетика-Строй» и Санкт-Петербургский НТЦ «Прикладные технологии». В процессе проведения исследований выделились два направления — создание материалов для восстановления разрушенных сооружений и разработка новейшего бетона для строительства новых зданий.

В 2011 году Российские ученые вышли со своими разработками в финал престижного конкурса русских инноваций, проводимого журналом «Эксперт». Европейские специалисты также давно ведут разработки нанобетона. Но, как утверждает Владимир Мороз, председатель совета директоров НПО «Синтетика-Строй», один из разработчиков нанобетона, только наш бетон при нанесении на “старую” железобетонную конструкцию способен заполнить все микротрещины и микропоры, и полимеризуясь, практически полностью восстанавливает ее прочность. В случае проржавления арматуры, новый нанобетон вступает в реакцию с слоем коррозии, замещает его и восстанавливает сцепление арматуры и бетона. Еще одним преимуществом наших разработок является низкая себестоимость нового строительного материала.

Дизельные электростанции SDMO от известного французского производителя давно завоевали заслуженное признание у российских заказчиков. Безусловная надежность и качество подтверждает европейский сертификат качества Qualigen. Электростанции SDMO способны обеспечить как резервное, так и постоянное электроснабжение самых разных потребителей: на стройке или даче, на промышленном предприятии, в офисном учреждении, в больнице и учебном заведении.

Светящаяся одежда

Нет, это не концерт из 80-х

Шанхайские ученые разработали светоотражающие нити, которые можно использовать при производстве одежды. Основой каждой нити является очень тонкая проволока из нержавеющей стали, которую покрывают специальными наночастицами, слоем электролюминесцентного полимера, а также защитной оболочкой из прозрачных нанотрубок. В результате получаются очень легкие и гибкие нитки, способные светиться под воздействием своей собственной электрохимической энергии. При этом работают они на гораздо меньшей мощности, по сравнению с обычными светодиодами.

Недостаток технологии заключается в том, что «запаса света» у ниток хватает пока всего лишь на нескольких часов.

Как бы там ни было, ученые считают, что можно рассмотреть варианты использования таких ниток в биомедицине. А что касается мытья, то из нанониток вполне можно будет создавать вещи, которые обычно не так часто подвергаются стирке, вроде сигнальных жилетов и бейсболок.

Нанобетон: чем мельче, тем прочнее

Слово «нанотехнологии» прочно вошло во многие отрасли. Таким определением обозначают мельчайшие частицы с уникальными свойствами. Вот и сфера строительных материалов стала объектом внедрения полезных малюток.

Одним из результатов разработок ученых мужей стал нанобетон: он и производится по особой технологии, и состав имеет уникальный. В основе материала — либо специальные нанодобавки, заменяющие традиционные пластификаторы, либо используется особое измельчение компонентов.

При строительстве от правильно выбранной марки бетона зависит и надежность будущего объекта, и его долговечность. Если раствор будет подобран или изготовлен с нарушениями, не спасет ни арматура, ни качественные кладочные материалы.

Нанобетон — это не конкретная марка, а целая линия растворов с уникальными техническими параметрами и физическими свойствами. Благодаря их применению, не только повышается качество строительства, но и расширяются его возможности.

Посредством комбинирования нанодобавок в различных соотношениях можно получать бетон с заданными характеристиками прочности, крепости и выносливости. Это дает возможность подгонять раствор под конкретные задачи максимально эффективно.

Термин «нанобетон» объединяет целую группу материалов, отличающихся от аналогов и составом, и процессом изготовления. А, следовательно, и свойствами. Возможен даже отказ от армирования — раствор и без связки будет держать форму.

Уже сформирована общая классификация инновационных бетонов. Они отличаются плотностью: легкие, средние, плотные и сверхплотные. Легкие оптимальны для применения внутри зданий в частном и малоэтажном строительстве. Они идут на перегородки и стены. Средние подходят для сооружения покрытий с повышенным износом – мостов, дорог, взлетных полос. Плотные и сверхплотные нанобетоны используются в высотном строительстве, при возведении несущих конструкций, лифтовых шахт и т.п. То есть там, где необходима максимальная выносливость и надежность состава.

Появление плеяды нанобетонов развязало руки архитекторам и проектировщикам: теперь не придется ограничиваться возможностями раствора. Напротив, его можно будет изготовить в соответствии с потребностями объекта, задав нужные свойства. Так что в скором времени стоит ожидать бума оригинальных конструкций.

Тем же, кто занимается возведением собственного дома или хозпостройки, будет полезна тема применения стеклопластиковой арматуры. Нанобетон пока еще дошел не ко всем, а крепкий ленточный фундамент уже необходим. Полезно будет изучить разнообразие сухих строительных смесей, например, для штукатурки газобетона. Да и видео о технологии монолитного строительства очень познавательно.

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.

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.

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.

Современные виды бетона

Строительные материалы

27.09.2012 18:53

Ни для кого не секрет, что бетон является одним из самых популярных и востребованных видов искусственных строительных материалов, так как в его производстве используется распространенное, местное сырье. В 50-х годах прошлого столетия в бетон вводили разные добавки с целью улучшения его свойств. В конце 90-х впервые на рынке строительных материалов появились модифицированные бетоны, которые отличаются высокими эксплуатационными и технологическими характеристиками. Именно они позволили строить долговечные и эстетичные дома нового поколения.

Сейчас купить бетон можно в любом городе страны, ведь его производство с каждым годом набирает большие обороты. К примеру, приобрести бетон в Одинцово можно с доставкой и по доступной цене

Очень важно, чтобы смесь бетона была доставлена на строительную площадку на специальной технике, которая во время транспортировки смеси постоянно перемешивает ее, предотвращая оседания крупных частиц на дне. Модификатор бетона серии МБ – один из видов новых бетонов, который широко используется в строительстве. Он представляет собой порошкообразный строительный материал, в основе которого лежат органические минералы

В зависимости от соотношения золы-уноса и микрокремнезема в минеральной части различают 4 типа модификаторов

Он представляет собой порошкообразный строительный материал, в основе которого лежат органические минералы. В зависимости от соотношения золы-уноса и микрокремнезема в минеральной части различают 4 типа модификаторов.

Модификаторы бетона МБ используются в производстве бетонов с отличными эксплуатационными свойствами, которые можно получить при использовании суперпластификатора и микрокремнезема. Но в отличии от обязательного компонента модификаторы более технологичны и транспортабельны, не приводят к повышению затрат при доставке бетона на строительную площадку. При использовании модификаторов улучшаются технологические свойства бетонной смеси, так как они являются композиционными материалами.Использование модификаторов бетона МБ дает следующие технические эффекты: получение на обычных заполнителях из твердых пород и портландцементе М500 и М400:

• бетонов с высокой прочностью при твердении;
• сверхвысокопрочных и высокопрочных бетонов, к которым относятся и мелкозернистые;
• высокоподвижных смесей бетона повышенной связности;
• бетонов низкой проницаемости для газов и воды;

бетонов повышенной долговечности (они отличаются высокой стойкостью к воздействию слабых кислот, высоких температур, морозу, морской воды, хлоридной и сульфатной агрессии).

Сфера применения

Нанобетоны используются для базовых индивидуальных построек, преграждения помещений. В более масштабном строительстве применяются:

• в укладке дорожного полотна;
• для аэродромных покрытий;
• для спортивных трасс;
• в местах с повышенной сейсмической активностью (поскольку смесь является устойчивой к землетрясениям);
• для несущих элементов;
• в лифтовых шахтах;
• для подземных объектов в мегаполисах.

Нанобетон в строительстве дорог.

С их помощью укрепляют дома, возводят новые здания, наращивают опоры и сечения, используют вдавливаемые сваи в фундамент. Благодаря перечню качественных характеристик материала, покрытие будет более долговечным, качественным, устойчивым к механическим повреждениям, безопасным. К примеру, подобный материал был задействован при подготовке трасс к Олимпиаде в Сочи.

Наука не стоит на месте. Ученые разных стран и континентов пытаются усовершенствовать уже имеющийся материал либо найти ему более достойную замену. Не исключено, что через несколько лет воздушный материал уступит сверхпрочному лидирующие позиции.

Что такое нано и кому оно нужно

Обычный бетон состоит из четырех компонентов: цемента, воды, песка и щебня. Самый популярный при строительстве жилых домов — раствор класса В25, 1 м2 такого материала должен выдерживать вес более 3 т. При реализации нетиповых проектов, например высотных зданий, используют более прочные марки. Так, при строительстве «Лахта нано». Тем более что отечественные разработки в этом направлении ведутся достаточно давно и с учетом зарубежного опыта.

В конце 1990–х годов глава одной из петербургских компаний Андрей Пономарев синтезировал и наладил производство углеродных тороподобных наночастиц астраленов, которые представляют собой порошок из наноуглеродов. Тогда же ученый–предприниматель заметил эффект: при добавке этого вещества в бетон его прочность вырастает на 40%. За следующие 10 лет в ЗАО «НТЦ прикладных нанотехнологий» создали серию нанобетонов и модификаций пластификаторов для бетона (это жидкие и сухие добавки, которые снижают уровень воды в материале и облегчают его укладку).

А потом профессор Пономарев, который уже давно преподавал в Политехе, стал привлекать к работе молодых ученых: аспиранты и сотрудники Политеха с 2008 года изучают такие материалы и принимают участие в их разработке.

В России помимо астралена была изобретена еще одна наночастица со схожей структурой — углерон. Обе эти наночастицы относятся к частицам фуллероидного типа, открытие которых произошло не так давно — в 1984 году. А в 1996–м сразу два американских ученых и их британский коллега получили за выделенные фуллерены Нобелевскую премию по химии.

«Медленнее, чем хотелось бы». Медведев рассказал о темпах внедрения инноваций в РФ Инновации

Виды и область применения

Сверхпрочные свойства материала позволяют применять его при строительстве высоток или аэродромных платформ. 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.