Нанобетон в строительстве

Нанобетон – строительный материал XXI века, в составе которого в качестве модифицирующих добавок присутствуют наноматериалы (наноиницииаторы) – углеродные нанотрубки. Это микроскопические полые трубки со стенками из нескольких слоев углеродных полимеров. Их диаметр – всего несколько микрон, а прочность – более ста гигапаскалей. При затворении сухих компонентов бетонной смеси водой наноинициаторы взаимодействуют с цементом, кристаллизуются, меняя структуру бетона на молекулярном уровне. Использование нанобетона позволяет реставрировать старые объекты, которые невозможно восстановить иными способами, и снижать расходы на строительство новых зданий и сооружений, в том числе в особо сложных условиях.

Плюсы применения нанобетона в строительстве

В бетон наноинициаторы добавляют в количестве 0,0001-0,001% от доли связующих компонентов. Помимо углеродных нанотрубок их функции выполняют наночастицы оксида кремния, поликарбоксилата, диоксида титана, фуллерены. Введение нанодобавок в бетон обеспечивают рост следующих свойств:

• прочности – до 150%;
• морозостойкости – до 50%;
• бактерицидных характеристик;
• стойкости к температурным перепадам, высоким температурам – нанобетон может сохранять эксплуатационные характеристики до +800°C.

Благодаря внутреннему армированию структуры снижается потребность в усилении бетонного элемента арматурными стержнями из стали или полимеркомпозитных материалов, что позволяет уменьшить массу строительной конструкции и, соответственно, необходимые габариты фундамента. Плотная однородная структура наномодифицированного бетона позволяет обойтись без дорогостоящих гидроизоляционных мероприятий.

Портландцемент традиционного состава имеет ограниченный срок сохранения потребительских качеств даже при соблюдении нормативных условий хранения. Применение нанотехнологий позволяет решить и эту проблему.

Области применения нанобетонов

Существует несколько разновидностей нанобетонов, каждая из которых имеет определенную область применения:

• Легкие нанопенобетоны. Используется при сооружении внутренних ненесущих стен с высокими теплоизоляционными свойствами.
• Материалы средней плотности. Отличаются повышенными прочностными характеристиками. Могут использоваться в строительстве мостовых конструкций, дорожных и аэродромных покрытий.
• Нанобетоны с высокими и сверхвысокими прочностными свойствами. Применяются при сооружении шахт лифтов, ответственных конструкций с повышенными требованиями к пожаробезопасности и сейсмоустойчивости.

Перспективы использования нанобетонов

Нанобетонирование – перспективное направление проведения реставрационных мероприятий. Разрушенные железобетонные конструкции после предварительной подготовки обрабатывают составами, включающими наноинициаторы. В результате заполняются все поры и трещины, восстанавливается сцепление стальной арматуры с бетоном, значительно повышается прочность сооружения.

Использование наноиницииаторов и специальных технологий позволяет решать сложные строительные задачи в регионах с высокой сейсмической активностью и в условиях подземного строительства. В стандартных случаях применение нанотехнологий в массовом производстве сокращает стоимость бетонных смесей до 20%. При этом эксплуатационные характеристики бетона после затвердевания по сравнению с традиционными продуктами планируется повысить в 4-6 раз.