Инженеры Военного учебного центра Дальневосточного федерального университета (ВУЦ ДВФУ) разработали состав ударопрочного бетона, в котором 40% цемента заменили отходами производства: золой рисовой шелухи, отсевом дробления известняка и кварцевого песка. Устойчивость к трещинам нового бетона в 6−9 раз превосходит традиционные образцы ГОСТ. Разработку предлагают использовать для защитных сооружений военного и гражданского назначения, несущих конструкций атомных станций и в Арктике. Статья об этом опубликована в Inorganic Materials: Applied Research.
Особенность нового бетона в том, что его прочность возрастает вместе с увеличением ударной силы, воздействующей на него. При ударе в бетонной плите возникает «эффект резины»: она сжимается и частично пружинит, не растрескиваясь. Инженеры говорят, что конструкция обладает «динамической вязкостью», поглощает удар. Такого эффекта удалось добиться за счет армирования бетона — добавки в его состав волокон металла или приморского базальта.
Кроме того, базальтовые волокна по инициативе инженеров ВУЦ ДВФУ могут использоваться также в других видах бетона, которые, например, будут предложены для заливки конструкций на космодроме «Восточный».
Ударопрочный бетон обладает сейсмоустойчивостью и может выдерживать не только попадание снарядов, но и воздействие цунами. При заливке смесь самоуплотняется, и её можно использовать при возведении сложных форм — в том числе при строительстве подземных сооружений.
«Баланс компонентов мы выверили с точностью до 0,5%. Нам было важно максимально отсрочить момент появления первой трещины в бетоне, потому что после первой трещины остановить процесс разрушения конструкции уже невозможно. Во всем мире сейчас существует тренд на разработку антитеррористических форм режимных сооружений, которые помогут обезопасить конструкции в случае, например, падения на них самолёта или попадания снаряда. Мы подошли к этому вопросу с позиций разработки особого ударопрочного материала. Кстати, на следующем этапе мы планируем разработать бетон, способный защищать от радиоактивного излучения», ― рассказал профессор ВУЦ ДВФУ, победитель XIII Всероссийского конкурса «Инженер года-2018», подполковник Роман Федюк.
По словам инженера, технологическая схема для производства нового ударопрочного бетона уже существует, и даже проведены переговоры по её внедрению. При этом не потребуется никаких существенных вложений в модернизацию производства.
Экономически производство ударопрочного бетона может быть выгоднее, чем производство ГОСТовского. Причина в том, что в составе нового бетона меньше цемента — его заменили отходами производств. При значительных объёмах производства выгода может быть весьма существенной, вплоть до десятков миллионов рублей.
В ВУЦ ДВФУ создана научная школа по разработке композитов для специальных сооружений и гражданского строительства. Основной принцип, который преследуют инженеры — природоподобие строительных материалов: бетон, по задумке разработчиков, должен обладать прочностью природного камня. Этот принцип разрабатывается современной наукой геоникой (геомиметикой). Её основы заложены профессором Валерием Лесовиком из Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова (БГТУ), членом-корреспондентом Российской академии архитектуры и строительных наук.
Ранее инженеры ДВФУ совместно с коллегами из Казанского государственного архитектурно-строительного университета (КГАСУ) представили новый вид бетона с повышенной ранней прочностью, благодаря чему темпы бетонирования строительных конструкций могут быть увеличены в 3-4 раза. Бетон с повышенной ранней прочностью не растрескивается, не пропускает воду, устойчив к морозу и подходит для возведения сооружений на Дальнем Востоке и в условиях Крайнего Севера.