Дисперсное микроармирование бетонов

Применение в растворах бетонов нанокомпозитных пластификаторов позволяет существенно улучшить свойства бетонов и уменьшить себестоимость производства. Твердение бетона сопровождается дисперсным взаимодействием коллоидных частиц, от которого зависит, в том числе, характеристика бетонов после завершения процессов гидратации вяжущих. В свою очередь, силы дисперсионного взаимодействия имеют статическую природу, и напряженность поля при таком взаимодействии составляет 10 В/м. Однако значения этих сил могут отличаться - при определенных условиях и при наличии частиц особой топологической формы, имеющих при этом необходимые значения действительной части диэлектрической проницаемости. При этом происходят резонансные усиления поля вблизи частиц.

Усиления поля в бетоне приводят к изменениям в процессах образования кристаллогидратов (собственно цементного камня). Такими частицами могут являться короткие нанотрубки и крупные многослойные наночастицы фуллероидного типа — астралены. Введение таких частиц в бетоны в самом незначительном количестве приводит к росту в бетоне образований длиной в сотни мкм. Наличие таких образований является самоармированием бетонов, что приводит к упрочнению и качественному уменьшению ценовой характеристики за куб бетонов с такими добавками, а также снижению вязкости и увеличению эффективности подачи раствора автомобильным бетононасосом . Однако вводить технологические изменения по отношению к используемым бетонам в широкую строительную практику - задача трудоемкая и затратная по стоимости. В этом смысле появление в бетонах суспензионных добавок-направление неперспективное, поскольку суспензии сильно чувствительны и к изменениям уровня активности водородных ионов в воде и к температуре . Колебания свойственных бетону характеристик могут приводить к агрегации частиц и к выпаданию осадков. Поэтому гораздо более перспективна заливка конструкций бетонами, полученных с применением наноинициаторов: предварительное их нанесение на носители и использование комбинированных добавок невысокой стоимости. Параллельно решается задача последовательного разбавления, необходимого для равномерного распределения крайне малого количества наноинициаторов и эффективной заливки бетоном. В этом случае необходимое распределение достигается привычным перемешиванием.

Носителем в бетонах может быть и обычный 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 микроволокна , стоимость которых несколько выше, то неожиданно возникают совершенно новые возможности. Т.е. микрофибра сохраняет свои достоинства как удобный для технологии перемешивания материал, а с другой стороны, волокно в процессе созревания бетона разрастается в преимущественном направлении расположения этого волокна, усиливая эффекты дисперсного армирования.

Модифицированные пластификаторы позволяют создавать новые марки высококачественных бетонов с максимально высокими служебными параметрами, но этот же инструмент может быть использован и для снижения планки цен за куб бетона от М100 до М550 с структуросоздающим модификатором при изготовлении тяжелого бетона. Например, для изготовления бетона марки В45 обычно требуется 550 кг портландцемента М500, но с использованием пластификатора позволяет снизить необходимое количества цемента до 400 кг. При этом происходит самоармирование бетона. В качестве микрофибры-носителя наноинициаторов применяют модульные волокна 130-470 мкм на основе модифицированной базальтовой микрофибры и порошковых волокон с более высокими показателями по прочности .