Инженеры Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) совместно с коллегами из Казанского государственного архитектурно-строительного университета (КГАСУ) разработали новый вид бетона с повышенной ранней прочностью, благодаря которому темпы бетонирования строительных конструкций могут быть увеличены в три-четыре раза. Бетон не растрескивается, не пропускает воду, устойчив к морозу и подходит для возведения сооружений на Дальнем Востоке и в условиях Крайнего Севера. Статья об этом опубликована в ведущем мировом журнале по строительному материаловедению Construction and Building Materials.
Марочная прочность нового бетона — показатель, который достигается через 28 дней после заливки — возросла в 2,7 – 3,3 раза (B60) по сравнению с традиционными бетонными смесями из аналогичных компонентов. Морозостойкость в три раза — F600 вместо F200. Водонепроницаемость (давление, под которым в бетон проникает вода) более чем в четыре раза — W18 вместо W4.
Новый бетон экологичнее традиционных образцов. При его заливке не требуется термовлажностная (паром и температурой) обработка, а значит, связанные с этим этапом строительства выбросы тепла в атмосферу отсутствуют. Энергозатраты становятся ниже до 70 процентов.
Технологию производства нового бетона можно внедрить на заводах с минимальными затратами.
«Проектируя состав нового бетона, мы применяли фундаментальные принципы современной науки геоники (геомиметики), которая изучает природоподобие строительных материалов. Её основы разработаны профессором Валерием Лесовиком из Белгородского государственного технологического университета, членом-корреспондентом Российской академии архитектуры и строительных наук. На текущем этапе инженерам не удалось достичь той же прочности бетона, какой обладают, например, горные конгломераты и песчаники. Прочность этих природных камней в десятки раз выше, хотя они имеют аналогичный бетону состав и структуру. Наша задача в том, чтобы, применяя новые технологии, приблизить прочность новых строительных материалов к прочности природных. Уже сейчас мы можем создавать бетоны в несколько раз прочнее тех, которые получают по старым технологиям», — рассказал победитель XIII Всероссийского конкурса «Инженер года» 2018, доцент Военного учебного центра ДВФУ подполковник Роман Федюк.
Инженер добавил, что для производства бетона подбирались наиболее подходящие по химическому составу и физико-механическим характеристикам компоненты. Этого соответствия, согласно принципам геоники, можно добиться, если щебень, песок, цемент и вода — все традиционные компоненты бетона — одинакового геологического происхождения, получены в одной географической области. Таким образом, компоненты для смеси экономически выгодно добывать в том регионе, где будет производиться бетон.
В производстве нового бетона инженеры отказались от излишнего применения воды. Обычно её добавляют, чтобы обеспечить текучесть бетонной смеси. Однако при высыхании вода провоцирует трещины и снижение прочности бетона. В новом составе всю дополнительную воду заменили на суперпластификаторы пятого поколения. Эти вещества заставляют молекулы бетонной смеси отталкиваться друг от друга, в результате её текучесть, удобоукладываемость и другие полезные для строителей качества возрастают.
Технология производства нового бетона включает в себя ещё один важный этап — механо-химическую активацию: компоненты бетона на высокой скорости смешиваются и измельчаются в роторно-пульсационном аппарате — специальной бетономешалке. Благодаря измельчению частиц бетона на выходе получается большее количество искусственного камня из единицы объёма смеси.
Ранняя прочность нового бетона — это качество смеси, позволяющая уже через три-семь дней снимать опалубку с залитых конструкций и применять её на новых этапах заливочных работ. Для достижения марочной прочности новому бетону, как обычно, требуется 28 дней.
Роман Федюк отметил, что в настоящее время бетон, обладающий такой же ранней прочностью как у новой разработанной смеси, производить на заводах традиционными способами экономически и экологически невыгодно. Для этого в смесь нужно будет добавлять большее количество более высокомарочного, дорогого цемента, производство которого — номер два в мире по степени загазованности.
Состав нового бетона разработан в процессе межвузовского сотрудничества между ДВФУ и КГАСУ, от которого в проекте принял участие заведующий кафедрой «Технология строительного производства» Руслан Ибрагимов.