Нано-бетоны в строительстве промышленных и гражданских объектов

Нормативные документы на облегченные бетоны определяют их в диапазоне плотностей от 1,2 до 1,7 т/куб. Известен целый ряд таких материалов (керамзитобетоны, вспененные бетоны и т.д.), однако основными их недостатками кроме высокой стоимости за куб являются относительно невысокая прочность и низкая морозостойкость как следствие пористости.

Характеристики наноструктурированных бетонов

В прочных и легких бетонах и, одновременно, в бетонах с высокой климатоустойчивостью заинтересованы проектировщики мостов, девелоперы, занятые реконструкцией центров городов при изменении облика зданий, но без замены фундамента, проектировщики высотных зданий и т.п. К легким бетонам различного назначения, как к основному материалу, в различных проектах предъявляются достаточно разнообразные требования. Но всегда проектировщик заинтересован в доступе к конструкционным бетонам с небольшой стоимостью доставки за куб структурных бетонов от М150 до М400, минимальным удельным весом при сохранении несущих способностей деталей из такого бетона. Одним из направлений, на котором наиболее эффектно реализуется синергизм применения новых методов , является задача создания конструкционного бетона с максимально высокими характеристиками при минимальной стоимости куба такого бетона. Эта задача решена на основе поиска сочетания среди стандартных дешевых компонентов (цемент М500, песок, гравий) и нестандартных компонентов по более высокой стоимости (активированный микрокремнезем, легкий наполнитель, модифицированная базальтовая микрофибра, пластификаторы и другие компоненты). При этом может с успехом выполняться транспортирование свежего напряженного композиционного бетона миксером-бетоновозом на ситройплощадку с обеспечением миксерами требуемой вязкости раствора. На основе этого технологического решения разработан легкий наноструктурированный бетон. Легкий нано-бетон был испытан и рекомендован для применения в аккредитованном испытательном Центре во Французском Институте Бетона и Железобетона, который провел работу по испытаниям и рекомендовал его применение в Евросоюзе. Наноструктурированный бетон также сертифицирован Хорватским центром и допущен к применения.

Основные параметры нового бетона:
-прочность на сжатие не менее 45-55 МПа;
-прочность на растяжение при изгибе не менее 6-8 МПа;
-водонепроницаемость не менее 14-20;
-морозостойкость не менее 350 циклов;
-удобоукладываемость П4-П5;
-плотность не более 1500-1600 кг/куб.м

Структурирование легкого бетона дает плотные границы наполнителей и цементного камня. При этом часть пор является закрытой и изолированной от внешних поверхностей. Такая структура бетона позволяет при высокой пористости обеспечить высокую водонепроницаемость, что позволяет исключить применение гидро-бетона и снизить стоимость строительных работ из-за того, что стоимость транспортировки за куб композиционных бетонов к мосту гораздо меньше стоимости доставки куба тяжелых бетонов. Значения плотности наноструктурированного бетона могут изменяться от 830 до 1800 кг/куб , но значение в 1600 кг/куб было выбрано неслучайно.

Возведение мостов с применением нано- бетонов

В сыром виде нано — бетон может с успехом транспортироваться миксерами и с использованием автобетононасоса . Автомобильные миксеры и автобетононасосы АБН обеспечивают удержание требуемой жесткости и констистенции раствора. В период отработки композиции проводилась работа по корректировке документации по реконструкции моста через р.Волга и строители столкнулись с острой необходимостью обеспечить выравнивание дорожной плиты в условиях повышения судоходности за счет увеличения пролетной части. Принятое решение о применении легкого конструкционного бетона с отказом от выполнения утяжеляющей изоляции было шагом, позволившим избежать неоправданного увеличения стоимости работ. Мост был построен и введен в эксплуатацию в конце 2007 г. Прецедент способствовал работам по совершенствованию технологии легкого нано-бетона и расширению спектра его использования. Приготовление растворов на стандартных растворно — бетонных узлах, даже в условиях технологической дисциплины, не позволяет вводить более двух компонентов. Таким образом, был поставлен вопрос о создании производства добавок, позволяющих использовать многокомпонентную комплексную добавку в условиях уже стандартных бетонных заводов. Для решения этой задачи была спроектирована и изготовлена специализированная полуавтоматическая линия мощностью производства до 800 кубов в месяц. Линия введена в эксплуатацию в 2008 г. Это позволило перейти к планированию следующих объектов, одним из которых стал реконструируемый мост через Вятку. Мост был построен с оптимальной стоимостью работ и принят в эксплуатацию . Проходят экспертизу проекты довольно крупных сооружений, в которых также предполагается использование легкого нано-бетона.