Полимербетон (добавка к смеси). Бетон из отходов

Публикаций: 148

Самоисцеление бетона

Железобетон является самым широко используемым строительным материалом настоящего времени в силу многих достоинств, однако недостатки у этого материала тоже имеются. Один из наиболее существенных - это хрупкость. От времени и/или непогоды на бетонных поверхностях появляются трещины, и если их своевременно не заделать, то внутрь начинает проникать влага и, следовательно, будет ржаветь арматура, что критически опасно для устойчивости всей конструкции.

С проблемой хрупкости бетона борются различными методами - это и антикоррозионные присадки, и специальные покрытия стальных арматурных стержней, и добавки, усиливающие прочность бетонной смеси. Есть также целый арсенал средств для устранения уже образовавшихся трещин - стяжки, специальные составы, и прочее, и прочее. Очевидным образом, на ремонт тратятся огромные деньги. И здесь наибольшую головную боль вызывают даже не столько обычные здания (все же многие из них находятся в частной собственности, и расходы ложатся на плечи их владельцев), но мосты и дороги, за которыми приходится следить за счет государственного бюджета и в условиях практически постоянного дефицита снова и снова изыскивать деньги на эту более чем затратную статью.

Таким образом, вряд ли будет преувеличением сказать, что в появлении новых более эффективных и менее дорогостоящих решений этой проблемы заинтересованы все. Или почти все. На данный момент внимание ученых всего мира приковано к реализации идеи "самозалечивающегося" бетона. Ведь если трещины будут зарастать "сами собой", то денег на их заделывание не нужно будет тратить вообще. Как оказалось, добиться этого вполне возможно.

Одним из первых свой проект предложил профессор Мичиганского университета Виктор Ли. По его задумке в бетон следует интегрировать тончайшие нити сверхпрочной микрофибры, благодаря чему максимальная толщина трещин, которые могут образоваться в конструкции из такого бетона, будет не более 50 микрон (для сравнения - это тоньше человеческого волоса). За счет прочности материала края трещины дальше расходиться не будут, а такие миниатюрные отверстия вполне могут "залечиваться" самостоятельно. Для этого необходимо, чтобы внутри образовавшейся полости была цементная крошка, которая при взаимодействии с влагой из воздуха "разбухает", заполняя эти самые мелкие повреждения. Подобный эффект можно назвать действенным только в случае действительно микроскопических трещин. Если размеры превысят несколько десятков микрон, то никакого чуда уже не произойдет. Кроме того, не все типы цемента имеют одинаково высокий "залечивающий эффект" (согласно некоторым исследованиям, ведущую позицию занимает портландцемент типа IV).

Стоимость бетона, укрепленного микрофиброй, по данным исследователя в 3 раза выше, чем обычного цемента. Но если учесть, что эти затраты при производстве строительных работ предстоит осуществить всего один раз и потом забыть о необходимости экстренного ремонта, такое предложение может оказаться выгодным в рамках достаточного количества задач.

Сейчас этот проект находится на стадии доработки и тестирования, но в промышленное использование поступил "гнущийся" бетон (менее технологичный вариант изначальной технологии, своего рода промежуточная ступень), который был успешно применен для строительства зданий в сейсмоопасных районах Японии (город Осака).

Еще одно решение предложили южнокорейские ученые из университета Йонсей. Они разработали покрытие в виде спрея, которое позволяет "залечивать" механические нарушения благодаря входящим в его состав микрокапсулам с полимером. Полимер при появлении трещины заполняет ее а под воздействием солнечного света образует твердое покрытие, не пропускающее воду.

Правда, такую технологию нельзя назвать такой уж инновационной, потому что существуют и другие системы, действующие по подобному принципу, когда на поверхность напыляется некое покрытие с микрокапсулами, содержащими "лечащее" вещество. Такое вещество при повреждении целостности поверхности вступает в контакт с определенным катализатором, после чего "закрывает" прорехи. Революционность корейского подхода заключается именно в использовании солнечного света вместо химических катализаторов, которые обычно имеют существенные ограничения по условиям применения или стоят слишком дорого.

Пожалуй, наиболее нашумевшей новинкой в сфере "самозалечивания" бетона стала разработка голландских ученых (во главе с Хэнком Йонкерсом) из Делфтского технологического университета и британских ученых из университета города Бат, которым практически одновременно удалось вживить в бетон микрокапсулы с бактериями, вырабатывающими известняк. Эта задача была трудной хотя бы потому, что бетон по умолчанию является сильнощелочной средой с высоким индексом pH, далеко не дружественной для выживания чего-либо. Приспособиться к этим условиям смогли лишь редкие алкалофильные виды бактерий, споры которых запечатываются в специальные капсулы вместе с необходимым питательным веществом (молочно-кислым кальцием). Выбранные опытным путем штаммы бактерий (например, bacilli megaterium) крайне живучи и, пребывая в бетоне, могут годами оставаться в своего рода "спящем" состоянии, начиная свою активную жизнедеятельность только при попадании в капсулу кислорода или воды, что, собственно говоря, внутри бетона может произойти только в случае образование трещины.

Такой материал уже имеет демонстрационные образцы и предполагается, что наиболее целесообразным будет его использование при починке мостов, сводов туннелей, и подземных хранилищ отходов и опасных веществ - одним словом, тех мест, где опасно, нежелательно и труднодостижимо непосредственное присутствие рабочих.

В то время, как поклонники научных прорывов такого рода бурно радуются, вопросов к разработкам у скептически настроенных критиков тоже вполне достаточно. Безопасно ли соседство с бактериями? Насколько долговечны такие покрытия? Раз в сколько лет их нужно будет обновлять? Какие могут быть гарантии, что технология точно работает? Пока разработка еще не вышла из лабораторий сложно сделать какие-то выводы о том, как поведет себя материал в реальном применении, и все эти вопросы остаются на данный момент открытыми. Из-за своей новизны самозалечивающийся бетон стоит крайне дорого и на коммерческий рынок поступит явно не в этом году, так что время присмотреться к новинке у нас есть.

В агентстве "Интерфакс-Урал" в конце августа прошла пресс-конференция, посвященная вводу в действие нового государственного стандарта на химические добавки в бетон, сообщает "Уральский рабочий".

Тема, казалось бы, скучная, сугубо техническая, однако в силу того, что бетон является основным строительным материалом, нововведения касаются многих. Ежегодно в мире производится 700-800 млн м3 бетона. Любят его и российские строители. Профессор Санкт-Петербургского архитектурно-строительного института Рудольф Санжаровский подметил то обстоятельство, что в Екатеринбурге активно используют монолитный бетон при строительстве высоких жилых домов. Высоких, но не высотных. В развитых странах из монолитного бетона сооружают здания до трехсот метров в высоту. По словам технического директора ЗАО "Полимод" Николая Башлыкова, в Москве намереваются строить из бетона комплекс зданий в 30-35 этажей, но это желание пока не подкреплено технологической и нормативной базой. Нормативная база, разумеется, в России есть. Она не лучше и не хуже европейской, она просто другая. Технические барьеры в торговле строительной продукцией в силу различия стандартов существовали и между европейскими странами, но с этого года они перешли на единые стандарты, и все национальные ГОСТы стран - членов ЕС приводятся в соответствие с ними. Россия стремится внедриться в мировую практику строительного проектирования, на рынок строительной продукции, и поэтому должна "разговаривать" с его участниками на одном техническом языке. Вот почему с первого сентября введен новый ГОСТ на производство бетона, который значительно ужесточает требования к его качеству, в том числе к химическим добавкам.

Химические добавки в бетон в российской строительной практике применяются относительно недавно. Как сообщил генеральный директор ОАО "Полипласт" Александр Ковалев, в Европе с химическими добавками производится 80% бетона, а, к примеру, в Свердловской области - примерно четверть. Да и то во многом благодаря тому, что здесь находится единственный на Урале и в Сибири завод по производству химических добавок, и половина его продукции используется в области, еще четверть - в соседних уральских регионах, а остальное идет на экспорт. По степени применения химдобавок российская стройиндустрия отстает от европейской лет на двадцать.

Между тем химдобавки заслуживают более уважительного к себе отношения. Они могут сыграть революционную роль в строительстве, в том числе и в жилищном. При уменьшении основных компонентов бетона добавки увеличивают несущую способность конструкции, ее прочность, морозостойкость, устойчивость к коррозии. При их воздействии бетон из тяжелого, грубого превращается в гибкий, пластичный материал, из которого можно сооружать, как заметил профессор Р. Санжаровский, тонкие и элегантные пространственные конструкции. Такой бетон сам, без помощи человека с перфоратором, заполняет опалубку. Если бы во время строительства плотин Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС уже использовались химдобавки, насколько ускорилось бы сооружение этих гигантов энергетики. А саркофаг над аварийным чернобыльским блоком был бы намного прочнее и не давал трещин. Словом, химдобавки придают бетону новое качество, что позволяет сооружать из него уникальные высотные здания, то есть делать то, чего сейчас строители сделать не могут. Александр Ковалев полагает, что спрос на химдобавки будет возрастать, а введение более жесткого нового ГОСТа производственников радует, поскольку он ставит барьер перед возможными суррогатами. Пока производители, чтобы не изобретать велосипед, приобретают рецептуру и технологию производства химдобавок за рубежом, но уже совместно с Московским НИИ железобетона созданы две новые добавки, которых раньше не было на рынке. Налаживается сотрудничество "Полипласта" с УГТУ-УПИ. На мощностях ООО "Полипласт-Урал-Сиб", как обоснованно полагает его генеральный директор Илья Горобец, уже сейчас можно производить целую гамму химдобавок и увеличивать их выпуск в два-три раза.

Бетон является отличным строительным материалом, одним из самых лучших материалов, когда-либо созданных человеком для построения домов, мостов, дорог и других сооружений. Это объясняет его огромную популярность. Главным недостатком материала является его хрупкость, что в результате износа приводит к возникновению трещин и повреждений, требующих дополнительного технического обслуживания. В ситуациях, когда бетонное строение испытывает серьезные нагрузки, например, землетрясения, существует серьезный риск разрушения сооружения.

Именно по этой причине недавно был разработан совершенно новый тип строительного материала – . Этот материал при серьезных нагрузках не ломается на куски, как стекло, а изгибается под внешним давлением. В чем главное отличие гибкого бетона от обычного материала? Обычные бетонные плиты. Кроме того, в состав материала входит мельчайший песок, что обеспечивает бетону особую гладкость. Материал обладает грандиозной прочностью на сжатие, аналогичной обычному бетону, но гораздо пластичнее. Благодаря этому уникальному свойству новый тип материала от чрезмерных нагрузок получает лишь микротрещины, но не разламывается.

Дом из гибкого бетона спокойно выдерживает большие нагрузки в экстремальных погодных условиях и обладает большой прочностью, требующей меньше ремонта в процессе эксплуатации. Гибкий бетон можно использовать для строительства любых сооружений, где используется обычный бетон, но стоит заметить, что стоимость инновационного строительного материала минимум в три раза выше традиционного бетона. Впрочем, специалисты строительной отрасли цивилизованных стран уверены, что гибкий бетон в качестве строительного материала – лучшее средство для улучшения инфраструктуры в ближайшем будущем.

Источник

Прозрачный бетон

Прозрачный (светопроводящий) бетон – альтернатива традиционному серому и унылому бетону. Сквозь такой материал видны силуэты людей и предметов, можно даже различить их цвета. Фокус такого бетона в его неоднородности. Кроме традиционных компонентов в состав входят оптические волокна различной толщины. Благодаря им и создаётся светопроводящий эффект.

Эта идея пришла в голову Арону Лосконши во время его обучения в Стокгольме. Арон назвал своё изобретение литракон. После этого он открыл одноимённую компанию, которая сейчас занимается производством прозрачного бетона, а также дальнейшими разработками в этой области. Название LiTraCon получилось от английского light transmitting concrete, что в переводе означает светопроводящий бетон.

Оптические волокна проводят свет от одной поверхности блока к другой. Благодаря своему небольшому размеру (2 мкм – 2 мм в диаметре) оптические волокна не влияют на крепость бетона. Как правило, в изделиях из прозрачного бетона оптическое волокно составляет не более 5% общего объема. Стены из литракона, будучи крепкими, прозрачны, как абажур лампы. Литракон обладает теми же свойствами, что и обычный бетон, и может быть использован в строительных и отделочных работах. Прозрачный бетон прошел испытания в университете города Будапешта.

Самым первым изделием из прозрачного бетона был Литрокуб – светильник, общий вес которого достигал 20 кг.

Впервые Литрокуб представили на мебельной выставки в Кельне, затем на ярмарке Light+Building в городе Франкфурте и выставке в вашингтонском музее.

Благодаря высокой проводимости света оптическим волокном литракон способен оставаться прозрачным даже при толщине в несколько метров. Теоретически толщина прозрачных стен может достигать 20 метров.

К сожалению, в связи с высокой дороговизной на данный момент литракон пока не может конкурировать с обычным бетоном. Цена одного квадратного метра такого бетона достигает 1000 долларов, а это по карману далеко не каждому застройщику. Несмотря на это, прозрачный бетон набирает свою популярность в первую очередь благодаря ассоциации с лёгкостью и открытостью.

На сегодняшний день из литракона выполнены элементы зданий в Европе, Америке, а также в Японии.

Бетоном люди пользуются довольно давно и применяют его для возведения конструкции повышенной прочности. При этом некоторые элементы или вспомогательные системы из этого материала стали появляться относительно недавно, но именно они внесли в современное строительство инновационные технологии и новые методики монтажа. Среди таких изделий самым интересным можно назвать защитные гибкие бетонные маты, поскольку они имеют оригинальный внешний вид и просто невероятную область применения.

Разновидности и характеристики

Для начала необходимо сказать о том, что данные конструкции предназначены для защитных целей и иногда они используются в качестве декоративного оформления. Поэтому маты для укрытия бетона к ним никак не относятся, поскольку выполняют совершенно другую функцию ().

Внешний вид

Данный материал имеет вид полотна определенных размеров, которое состоит из бетонных секций, связанных между собой монолитным канатом из искусственного материала. При этом между сегментами остается небольшое расстояние, которое позволяет конечному изделию иметь определенную гибкость.

Стоит отметить, что создавать такие конструкции своими руками довольно сложно. Для этого требуются не только особенные формы, но и специальные материалы. Особенно это относится к изделиям, которые будут эксплуатировать в агрессивной окружающей среде.

Необходимо сказать и о том, что некоторые мастера очень часто совмещают укрывочные маты для бетона и подобные защитные конструкции, чтобы достичь определенного эффекта. Они используются в качестве своеобразной подкладки и амортизатора.

Совет! При выборе данного материала стоит ориентироваться на условия, в каких он будет эксплуатироваться, и, исходя из этого, подбирать соответствующий тип изделия.

Разновидности

• Прежде всего, данные материалы различают по типу бетона, который используется для их создания . Это влияет на область применения и также отражается на таком параметре как цена.

• Отдельного внимания заслуживают и формы под отливку сегментов . Дело в том, что они имеют различную конфигурацию и габариты, которые также рассчитаны под характерную область применения. Особенно это относится к изделиям с плоскими поверхностями или шипами.

• Также различают изделия по толщине зазора между элементами и типом связи в них . Стоит сказать, что укрывные маты для бетона в стандартном сочетании с такими защитными системами не используются. Они могут создавать самостоятельно или в комплексе с сооружениями.

Совет! Выбирать необходимый для работы тип изделия следует в строгом соответствии с проектом. Дело в том, что такая документация создается только после тщательных замеров и исследований грунта или рельефа.

Область применения

Чаще всего подобные конструкции используют для защиты грунта от его оползания.

Поэтому их применяют на берегах искусственных водоемов, укрепляя поверхность и при этом, не мешая влаге проникать в почву или выпускать ее после дождей.

• Также инструкция по изготовлению и ремонту железнодорожного полотна предполагает использование таких матов для укрепления насыпи, которая служит подушкой.
• Отдельного внимания заслуживает данная конструкция при защите подводных сооружений и трубопроводов . Материал изготовления подобных систем предполагает дополнительную устойчивость к влаге и повышенную морозостойкость.

• Очень часто такие маты применяют для создания дорожек или в качестве декоративного элемента . Некоторые их виды очень хорошо смотрятся и при этом оказывают положительное воздействие на поверхность.
• Стоит упомянуть о том, что такой материал является мобильным и его обычно используют в качестве временного покрытия дорог в плохую погоду . Также благодаря его свойствам можно обустроить временную переправу через неглубокую реку или заводь. Однако стоит помнить, что последующее извлечение материала из грунта может быть связано со значительными трудностями и приведет к привлечению специализированной техники.

Совет! Важно помнить, что бетон, используемый для создания конструкций применяемых под водой, имеет определенное количество циклов замерзания и разморозки, а значит, срок его эксплуатации измеряется именно этим показателем. Поэтому данный параметр рассчитывают исходя из морозостойкости.

Вывод

Ознакомившись с видео в этой статье можно подробнее изучить данную продукцию и узнать про ее разновидности. Также принимая за основу данную статью, стоит сделать вывод о том, что такой материал имеет довольно обширный спектр использования и чаще всего он связан с эксплуатацией в агрессивной окружающей среде ().