Использование нанобетона в строительстве | ПК Бетон ОЭЗ

Нанобетон – это отточенная модификация, которая охватила строительный рынок и пользуется большой популярностью за последние несколько годов. Изготавливается материал посредством добавления в простой цемент особых веществ, модернизирующих его структуру. 

Такие добавки называются пластифицирующими. Благодаря этому бетон становится более качественным с продленным сроком эксплуатации. Нанодобавки позволяют повысить морозоустойчивость и стойкость к негативным условиям.

Частицы пластификаторов имеют природный и неорганический характер. Они взаимодействуют с микромолекулами бетона, благодаря чему уменьшается концентрация жидкости в смеси и повышается подвижность цементного раствора.

Состав нанобетона — минеральное вяжущее, заполнитель и вода. Пластификаторами же выступают наноинициаторы, которые являются крошечными трубками, расположенными в несколько слоев углеродных полимеров.  

Одной из весомых черт, помогающих выбирать на заводе г. Зеленоград бетон именно этого вида, служит невосприимчивость материала к разрушающим средам, таким как щелочи и кислоты.

Разновидности нанобетона и их свойства

Осуществляется в г. Зеленоград продажа бетона нескольких разновидностей в зависимости от крепости и веса:

• Легкий цемент используется при постройке коттеджей и внутренней отделки помещений.
• Средний применяется при прокладке дорожных покрытий и аэродромов.
• Высокопрочный нужен для строительства высоток, мостовых площадок и ферм.
• Сверхвысокопрочный используется в возделывании мостов, площадей и автовокзалов.

Усовершенствованный бетон чрезвычайно устойчив к большим температурам – может выдержать до 800°С. Благодаря наномолекулам происходит улучшение физических и механических свойств, увеличивается прочность до 200%, повышается устойчивость к холоду до 70%.

 

Кислород, распределяющийся в наночастицах бетона, имеет бактерицидные качества, что безопасно для здоровья. Благодаря измененной структуре материала вес изделий снижается в 5 раз, а возможность появления трещин минимальна.

Пластификаторы улучшают сцепку с металлами. Это дает возможность взаимодействовать с частицами на молекулярном уровне и снизить появление ржавчины. Материал рекомендовано использовать в строительстве железобетонных изделий высотой от 70 метров, а также при сооружении зданий, где требуется предъявляются высокие требования к пожарной безопасности и сейсмоустойчивости. 

Бетон не нуждается в защите строительных конструкций. Его высокая степень прочности дает возможность снизить объемы укладки на 35 %. Благодаря легким наноконструкциям понижается себестоимость строительных работ и трудозатраты, поскольку не требуется воздвигать мощный фундамент.

История разработки

Впервые в России высокотехнологичный материал был сконструирован в 1993 году. Разработал нанобетон ученый А. Пономарев, выходец из Санкт-Петербурга. 

На сегодняшний день большое число компаний, фирм и центров трудятся над усовершенствованием материалов на основе нанотехнологий. Строительство продвигается по двум ветвям — для обновления старых объектов и для постройки современных зданий.

В России изобрели специальную технологию использования нанобетона, при которой в процессе нанесения на железобетонную конструкцию заполняются все микропоры, что позволяет восстановить прочность заготовки. 

Помимо этого, усовершенствованный материал взаимодействует с разрушенным слоем арматуры и восстанавливает ее сцепку с бетоном. Цена на бетон в Зеленограде и вообще по России намного ниже, чем за рубежом.

Мониторинг строительных нанотехнологий

Специалисты предполагают, что для производства современных стройматериалов на основе нанотехнологий нужно уделить больше внимания долговечности сырья, а не его прочности, так как нанобетон и так сверхпрочен.  

Вещества, которые добавляются в него для получения наноматериала, имеют ограниченный срок эксплуатации. При неверном использовании, выходе из срока годности и небольшом отклонении от ГОСТов бетон быстро износится и станет непригодным для дальнейшего употребления.

Отечественные экономисты в сфере строительства произвели подсчет. В нем сказано, что при валовом производстве в стране такого бетон цена в Зеленограде и вообще по России повысится на 15-30%. 

Его производительность и покупательская способность будут превосходить классический цемент до пяти раз. Крупное производство нанобетона набирает обороты с каждым годом.

Воздушный нанобетон: состав, характеристики, виды

Ключевым стройматериалом является бетон. К одному из множества его разновидностей относят воздушный нанобетон. Инновационные добавки — наноинициаторы при использовании нанотехнологий превращают растворы в материал с новыми физическими и механическими свойствами и особой сферой применения. Их прочность, маловесность, термоустойчивость заставляют отказываться от традиционных стройматериалов. Благодаря современным разработкам, стены строений приобретут способность «дышать», сохраняя тепло, самовосстанавливаться и служить людям по 1000 лет.

Содержание

1. Что такое нанобетоны?
2. Как изменяли состав смеси?
3. Наноинициаторы
4. Технологии
5. Характеристики
6. Виды и область применения
7. Направления развития

Что такое нанобетоны?

В 1993 году петербургский ученый Пономарев А. Н. впервые опробовал новый состав. Дальнейшие исследования продолжились в Москве, Новочеркасске, Кемерово и в западных странах. Понятие нанобетонов собирательное. Это не отдельно взятый уникальный раствор. В широком смысле — это набор наноматериалов и методов, используя которые получают различные свойства композитов.

Применение современного оборудования обеспечивает изменения на молекулярном уровне, и состав приобретает уникальные свойства благодаря особой структуре вещества. Базовой матрицей может выступать не только бетон, но и другие минеральные вяжущие вещества, например, гипс. Высочайшая прочность при низком весе материала, морозоустойчивость и экстремальные перепады температуры — наиболее ценные качества наномодифицированного камня.

Как изменяли состав смеси?

Наноинициаторы

Повышение эксплуатационных характеристик происходило благодаря подбору цементной составляющей и специальным добавкам. Последние условно назвали строительной фиброй. Они различны по методу изготовления, составу, техническим качествам. Прорыв в нанотехнологиях совершили фуллерены и подобные им материалы. Это огромные каркасные молекулы из углеродных атомов (нанотрубки). Классификация включает следующие виды:

Углеродная нанотрубка имеет вид каркаса с молекулами, которые бывают разных видов.

• Стальная (самая прочная).
• Полимерная (устойчивая к коррозии и дешевая).
• Базальтовая и из щелочностойких волокон.
• СМВ — сверхвысокомодулярные полиарамидные волокна.
• Высокомодулярные углеродные волокна.

Технологии

Применение новых пластификаторов привело к минимизации потребления воды в строительном растворе. Это значительно облегчило материал и повысило подвижность состава, что исключило вероятность образования трещин. Воздушные бетоны относятся к разным маркам и классам. Разные вариации рецептур открывают неограниченные возможности применения. и продолжают изучаться. В условиях лаборатории нанодобавки запускают каскад реакций, которые, в конечном итоге, обеспечивают высокую прочность без надобности армирования. Этот этап технологического процесса получил свое определение.

Дисперсное самоармирование — это обретение сверхпрочности за счет разрастания кристаллов минерального вещества, спровоцированного нанодобавками.

Развитие технологий идет в нескольких направлениях, среди которых укрепление железобетона преобразованной арматурой.

Технологии развиваются в нескольких направлениях к которым можно отнести:

• добавление специальных ингредиентов;
• нанесение защитных покрытий особых свойств на готовые основы;
• укрепление железобетона преобразованной арматурой.

Характеристики

В таблице представлены основные качества усовершенствованного камня и его достоинства:

Свойства	Комментарии	Преимущества
Прочность	В 1,5 раза выше простого бетона	Долговечность
	Разрушает только интенсивный и длительный ультразвук
Устойчивость к температурным изменениям	Интервал воздействия — от -180 до +800 градусов Цельсия	Использование в экстремальных условиях
Бактерицидность	Выделяет атомарный кислород	Поддерживает особый микроклимат
Крепкое сцепление бетона и металла	Проникает к участку коррозии, восстанавливая прочность	Реставрационные работы
Малый вес	Обеспечивается уменьшенным объемом воды в растворе	Облегчение всей конструкции, удешевление стройки за счет менее мощного фундамента
Однородность структуры	Не дает трещин, расслоения, надломов	Возможность использовать метод литья
Водонепроницаемость	Не требует гидроизоляции	Не пропускает влагу внутрь помещений
Огнеупорность	+800 градусов Цельсия	Пожаробезопасность
Химическая устойчивость к кислотам и щелочам	В результате взаимосвязи наночастиц	Использование в агрессивной среде
Низкая стираемость	За счет однородности и плотности массы высокая удароустойчивость	Хорош для дорожных и напольных покрытий

Виды и область применения

Сверхпрочные свойства материала позволяют применять его при строительстве высоток или аэродромных платформ.

Инновационный состав классифицируется по плотности на такие разновидности:

• легкий;
• средний;
• прочный;
• высокопрочный.

В зависимости от поставленных целей и задач для возводимого сооружения берут соответствующий наноматериал. Для частных зданий, внутренних перекрытий применяют облегченные варианты. Дорожные, аэродромные полосы, платформы для добычи нефти и газа, подъездные пути требуют более прочной формы. Мощные железобетонные конструкции, мосты, высотки — удел сверхпрочного нанобетона. С успехом он применим в строительстве в районах повышенной пожароопасности и в сейсмически нестабильных зонах.

Направления развития

Кроме строительства сфера применения стремительно расширяется, как и разработки новых форм воздушного раствора. Композиционные покрытия на основе нанобетона применяются для канализационных сооружений, где очевидно действие агрессивной среды. В результате бетон не разрушается, а металл не ржавеет. Многослойный композит подходит для полов и стен зданий общественного назначения — торговых и административных центров, парковок, школ.

Возможность нанесения путем пневмонабрызга позволяет укреплять разнообразные поверхности и использовать наноматериал как клей.

Модифицированный искусственный камень не токсичен, обладает бактерицидными и водоотталкивающими качествами, поэтому его используют в конструкциях, несущих питьевую воду. Новым направлением стало изготовление композитной арматуры. Она активно приходит на смену стальной. Используя хорошую пластичность нанобетона, методом литья создают оригинальные бытовые мелочи — столешницы, вазы, мойки, плафоны.

Преимущества технологии нанобетона

8 июня 2021 г. Кетан Паттекар

В этой статье рассматриваются концепции «нанобетона», почему используется технология нанобетона и различные преимущества нанотехнологии.

Начнем с,

Введение в нанобетон

Особое значение для бетона имеет значительно увеличенная площадь поверхности частиц в наномасштабе. По мере увеличения площади поверхности на массу материала большее количество материала может вступать в контакт с окружающими материалами, что влияет на реакционную способность.

Если можно будет производить и обрабатывать цемент с частицами наноразмера, это откроет большое количество возможностей в области керамики, высокопрочных композитов и электронных приложений.

Это повысит статус портландцемента до высокотехнологичного материала в дополнение к его текущему статусу наиболее широко используемого строительного материала. Очень немногие неорганические вяжущие материалы могут сравниться с портландцементом по стоимости и доступности.

В настоящее время наиболее активными направлениями исследований, касающимися цемента и бетона, являются понимание гидратации цементных частиц песка с использованием наноразмерных ингредиентов, таких как частицы глинозема и кремнезема.

Нанотехнология рассматривает два основных подхода

1. Подход «сверху вниз», при котором более крупные структуры уменьшаются в размерах до наномасштаба, сохраняя при этом свои первоначальные свойства без контроля на атомном уровне (например, миниатюризация в области электроники) или деконструируются из более крупных структур на их более мелкие составные части.
2. Подход «снизу вверх», также называемый «молекулярной нанотехнологией» или «молекулярным производством», при котором материалы создаются из атомов или молекулярных компонентов посредством процесса сборки или самосборки

Таким образом, основная концепция, лежащая в основе Наномодификация материалов — это инжиниринг «снизу вверх», начиная с инженерных модификаций молекулярной структуры с целью повлиять на объемные свойства материала.

Концептуально это просто имитация природы. На практике внедрение нанотехнологий представляет собой революцию, позволяющую разрабатывать высокопроизводительные и долговечные продукты и процессы в идеальном контексте устойчивого развития.

Нанобетон

Нанобетон, определяемый как бетон, изготовленный из частиц портландцемента размером менее 500 нанометров в качестве вяжущего вещества. В настоящее время размер частиц цемента колеблется от нескольких нанометров до максимум около 100 микрометров. В случае микроцемента средний размер частиц уменьшается до 5 микрометров. На порядок меньше, чем нужно для производства наноцемента.

Почему нанотехнологии для бетона

ПОЧЕМУ НАНОТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ БЕТОНА?

1. Разработка высокоэффективных цементных и бетонных материалов по их механическим и прочностным свойствам;
2. Разработка устойчивых бетонных материалов и конструкций путем проектирования для различных неблагоприятных сред, снижения энергопотребления при производстве цемента и повышения безопасности;
3. Then Разработка интеллектуальных бетонных материалов путем интеграции материалов с самочувствием и автономным питанием на основе нанотехнологий и технологий киберинфраструктуры;
4. Разработка новых бетонных материалов посредством инновационной обработки цемента и цементного теста на основе нанотехнологий; и
5. Разработка фундаментальной многомасштабной модели (моделей) бетона посредством расширенной характеристики и моделирования бетона в нано-, микро- и макромасштабах.
6. Улучшает объемные свойства материала.
7. Способность контролировать или манипулировать материалами в атомном масштабе.
8. Для получения более тонких конечных продуктов и более быстрого времени схватывания.
9. Экономическая эффективность.
10. Снижение уровня загрязнения окружающей среды.

Преимущества нанобетона

1. Бетон прочнее, легче и долговечнее.
2. Бетон с хорошей удобоукладываемостью.
3. Более низкая стоимость в расчете на одну строительную площадку.
4. Прекращение загрязнения твердыми частицами микрокремнезема.
5. Бетон с высокой начальной и конечной прочностью на сжатие и растяжение.
6. Прекращение применения суперпластификаторов.
7. Прекращение риска силикоза.

Бетон и нанотехнологии

Можно утверждать, что в бетоне используются нанотехнологии, поскольку он содержит наночастицы в качестве ингредиентов, включая наночастицы воды и нановоздушные пустоты. Однако, чтобы претендовать на использование нанотехнологий, мы должны иметь возможность контролировать количество и расположение этих наноингредиентов внутри конечных продуктов. Шкалы различных составляющих материалов бетона показаны на рис.

Если мы сможем создать химические или механические инструменты для контроля наноразмерных пор и размещения продуктов гидратации силиката кальция, тогда бетон станет продуктом нанотехнологии.

Микрокремнезем в наномасштабе для улучшения характеристик бетона

Было обнаружено, что ультрадисперсный аморфный коллоидный кремнезем намного эффективнее микронного кремнезема для улучшения характеристик, таких как проницаемость и, следовательно, долговечность. Кроме того, было обнаружено, что уменьшенное количество примерно от 15 до 20 кг нанокремнезема обеспечивает такую ​​же прочность, как 60 кг обычного или микрокремнезема.

Исследования щелочно-силикатной реакции (ASR)

ASR приводит к образованию щелочного/силикагеля, который расширяется и вызывает значительные повреждения материала. Гель образуется в результате реакции между цементными щелочами и реакционноспособной формой кремнезема из заполнителей или дополнительных добавок. Исследователи FHWA используют рассеяние нейтронов и спектроскопию аннигиляции позитронов для измерения наномасштабных изменений в микроструктуре геля в зависимости от химического состава геля, температуры и относительной влажности.

Характеристика реактивности летучей золы

FHWA также финансирует исследование по изучению взаимодействия между летучей золой и наноструктурой геля портландцемента. Малоугловое рассеяние нейтронов используется для количественной оценки изменений в наномасштабе в зависимости от времени и состава летучей золы.

Кинетика гидратации цемента

Обычные аналитические методы не могут предоставить точную модель скорости реакции цемента с водой в зависимости от температуры, соотношения вода/цемент и размера зерна, поскольку реакции происходят в наномасштабе. поры цементного геля.

Поэтому ученые из Центра исследования холодных нейтронов Национального института стандартов и технологий (NIST) и FHWA используют методы рассеяния нейтронов для измерения движений и реакций воды в наномасштабе. Ожидается, что это исследование объяснит влияние различных факторов на скорость развития фрактальной наноструктуры цемента.

Углеродные нанотрубки

• Углеродные нанотрубки, изготовленные из графита. Существует два типа углеродных нанотрубок.

1. Одностенные углеродные нанотрубки
2. Многостенные углеродные нанотрубки

Одностенные углеродные нанотрубкиМногостенные углеродные нанотрубки

• Нанокремнезем:-
  Нанокремнезем представляет собой модифицированную форму обычного кремнезема. Размер частиц нанокремнезема составляет 20 нанометров.
• Поликарбоксилаты:-
  Поликарбоксилаты – это добавка к бетону на полимерной основе. Это добавка для бетона типа HRVR (высокоэффективная водоредуцирующая добавка).

Преимущества нанобетона

• Снижение затрат.
• Более высокая прочность по сравнению с обычным бетоном.
• Хорошая удобоукладываемость благодаря очень низкому водоцементному отношению.
• Экономия цемента до 35%.
• Наночастицы могут заполнить даже микропоры.
• Наночастицы усиливают процесс гидратации.
• Недостатки нанобетона:
• Редкая доступность наноматериалов, используемых в нанобетоне.
• Редкая доступность оборудования для производства нанобетона.

Спасибо за посещение…

Также проверьте сайт видеоуроков KPSTRUCTURES.COM

Кетан Паттекар

Автор и редактор этого блога.

Учредитель «KPSTRUCTURES»

• Фейсбук
• Твиттер
• LinkedIn
• Более

Нанобетон — объяснение, свойства, материалы и использование

Содержание

Небетон Введение

Добавление наноразмерных частиц в бетон может улучшить его свойства, такие как прочность, долговечность и способность к самоочищению.

Нанобетон имеет более плотный и прочный материал благодаря добавлению наноразмерных частиц, которые заполняют пространство между более крупными частицами бетона.

Нанобетон более устойчив к воде и химическим повреждениям благодаря меньшей пористости.

Некоторые наночастицы, используемые в нанобетоне, обладают фотокаталитическими свойствами, которые позволяют самоочищаться, разрушая загрязняющие вещества и органические вещества под воздействием света.

Нанотехнологии предлагают потенциал для повышения устойчивости в строительной отрасли за счет использования материалов, которые менее энергоемки в производстве, и сокращения количества цемента и воды, необходимых для отверждения.

Нанобетон уже показал многообещающие результаты в лабораторных испытаниях и используется в некоторых строительных проектах по всему миру для создания более прочной и устойчивой инфраструктуры.

Что такое нанобетон?

Частицы портландцемента размером менее 500 нанометров составляют нанобетон. Эти мелкие частицы заполняют пустоты в бетоне, в результате чего бетон становится более плотным и прочным.

Прочность на сжатие, прочность на растяжение и устойчивость к факторам окружающей среды, таким как коррозия и деградация, повышаются за счет добавления наночастиц. Таким образом, нанобетон идеально подходит для строительства высокопроизводительных конструкций, таких как мосты, туннели и здания, требующие большей прочности и долговечности.

Исследователи все еще изучают и оптимизируют свойства и области применения нанобетона, поскольку это относительно новая технология.

Что такое наночастицы?

Вплавление сверхмелкозернистых частиц в портландцементную пасту в бетонной смеси в соответствии с нанотехнологическим подходом «сверху вниз» изменяет характеристики и характеристики материала бетона за счет уменьшения пустотного зазора между цементом и заполнителем в застывшем бетоне. Это повышает прочность бетона, долговечность, усадку и сцепление со стальными арматурными стержнями.

Свойства нанобетона

1. Прочность:

Нанобетон имеет более высокую прочность на сжатие, чем традиционный бетон. Добавление наночастиц улучшает плотность упаковки бетона, что приводит к уменьшению количества пустот в материале. В результате получается более прочный и долговечный материал.

2. Прочность:

Нанобетон обладает большей прочностью, чем традиционный бетон. Добавление наночастиц повышает устойчивость материала к химическим воздействиям, циклам замораживания-оттаивания и истиранию.

3. Удобоукладываемость:

Нанобетон имеет лучшую удобоукладываемость, чем традиционный бетон. Добавление наночастиц снижает вязкость материала, облегчая его смешивание и укладку.

4. Самовосстановление:

Нанобетон обладает способностью самозалечивать трещины. Добавление наночастиц позволяет материалу самостоятельно заполнять трещины, повышая долговечность материала.

Материалы, используемые в нанобетоне:

1. Углеродные нанотрубки.
2. Нанокремнезем.
3. Поликарбоксилаты.

1. Углеродные нанотрубки:

углеродные нанотрубки, изготовленные из графита.

Существует два типа углеродных нанотрубок.

• Одностенные углеродные нанотрубки
• Многослойные углеродные нанотрубки

Углеродные нанотрубки

2. Нанокремнезем:

Нанокремнезем представляет собой модифицированную форму обычного кремнезема. Размер частиц нанокремнезема составляет 20 нанометров.

3. Поликарбоксилаты :

Поликарбоксилаты – это полимерная добавка к бетону . Это добавка для бетона типа HRVR (высокоэффективная водоредуцирующая добавка).

Преимущества нанобетона

• Снижение стоимости.
• Более высокая прочность по сравнению с обычным бетоном.
• Хорошая удобоукладываемость, поскольку водоцементное отношение очень низкое.
• Экономия цемента до 35%.
• Наночастицы могут заполнить даже микропоры.
• Наночастицы усиливают процесс гидратации.

Недостатки нанобетона

• Редкая доступность наноматериалов.
• Редкая доступность оборудования для производства нанобетона.

Применение и использование нанобетона

1. Инфраструктура:

Нанобетон можно использовать при строительстве мостов, туннелей и других инфраструктурных проектов. Использование нанобетона повышает прочность и срок службы конструкций.

2. Здания:

Нанобетон можно использовать при строительстве высотных зданий. Использование нанобетона повышает прочность и долговечность зданий.

3. Морские сооружения:

Нанобетон можно использовать при строительстве морских сооружений, таких как дамбы, причалы и волнорезы. Использование нанобетона повышает долговечность конструкций в суровых морских условиях.

Часто задаваемые вопросы Что такое нанотехнологии?

Нанотехнология — это наука, в которой мы изучаем очень маленькие вещи, которые слишком малы, чтобы увидеть их невооруженным глазом.

Что такое нанобетон?

Нанобетон — это тип прочного бетона, в который добавлены специальные крошечные частицы, чтобы сделать его еще прочнее и долговечнее.

Каковы преимущества использования нанобетона?

Нанобетон действительно прочен, долго служит и может самовосстанавливаться при появлении трещин.

Как производится нанобетон?

Нанобетон изготавливается путем добавления в бетонную смесь мельчайших частиц, таких как кремнезем и углеродные нанотрубки.

Какова прочность на сжатие нанобетона?

Нанобетон очень прочен, с прочностью на сжатие до 200 мегапаскалей (МПа).