Forskere kommer op med nanobeton til støbning under negative temperaturforhold

Ingeniører fra Far Eastern Federal University Military Training Center (FEFU, Vladivostok, Rusland) har sammen med kolleger fra RUDN University udviklet en betonblanding med nanoadditiver til monolitisk konstruktion i op til ti etager. Betonstøbningen er mulig i et meget fugtigt klima og negativ temperatur ned til minus 5 grader. I betragtning af det, de opførte bygninger kræver ikke større fornyelse i 50 år. Den relaterede artikel er udgivet i Bygge- og byggematerialer .

Støbning af beton under lave temperaturforhold er en alvorlig udfordring for byggebranchen. Hvis vandet i betonen fryser, betonens fluiditet går galt, hvilket vil forurene dens hærdning og fremme dannelsen af ​​klumper i pladen. Støbning ved temperaturer under plus fem grader kræver allerede speciel teknologi. Brud på en fører til reducerede karakteristika af monolitiske strukturer, der forringes for tidligt.

Ingeniører af FEFU Military Training Center (MTC), sammen med kolleger fra RUDN University, foreslog at indføre i betonblandingen særlige tilsætningsstoffer (superblødgørere), hvis egenskaber forbedres via nanoteknologi. Udviklingen hjælper med at bevare styrken og holdbarheden af ​​betonkonstruktioner opført i den kolde årstid, ikke for at gøre byggeprocessen dyrere.

"Karakteristikaene ved den nye nanoblanding opfylder anlægsingeniørernes behov og overstiger generelt lovkrav. Blandingen er velegnet til støbning af civile konstruktioner i op til 10 etager under fugtige forhold. Det gør den relevant til byggeri i fugtigt kontinentalt, Monsun, og moderat kolde klimaer. Blandingen hærder hurtigt, og den fremstillede betonplade har en tæt struktur uden klumpdannelse og med en porestørrelse, der er mindre end i konventionel beton. Dermed, fugtighed, som ødelægger almindelig beton, er ikke i stand til at trænge ind i den nye. Betonpladens egenskaber forbliver uændrede i 50 år." Forklarede en af ​​forskningsforfatterne Roman Fediuk, Løjtnant Col. professor ved FEFU MTC, vinderen af ​​den XIII all-russiske konkurrence "Engineer of the Year 2018."

Videnskabsmanden fortsatte med at sige, at den nye betonblanding, ligesom tidligere udviklinger, indeholder mindre cement, erstattet med aske fra energiproduktion og sigtning af knusesand, der gør betonen miljøvenlig. Inden for det, de teknologiske egenskaber af den nye blanding er de samme som for blandinger, der indeholder cement af høj kvalitet, hvilket gør udviklingen mere omkostningseffektiv.

Ingeniører fandt ud af størrelsen af ​​de modificerede tilsætningsstoffer empirisk; efter det, matematiske modeller forfinede beregningerne. Blandingen med en sådan verificeret sammensætning modstår frost og har ingen øget fluiditet, forårsager ved lave temperaturer klumper i beton (segregation) og et fald i styrken af ​​den støbte struktur. I øvrigt, ingeniører brugte op til 40 procent mindre vand i blandingen, og øgede betonpladens styrke og tæthed. Høj densitet og gelporestørrelse blev opnået ikke kun på grund af nano-additiver, men også på grund af teknologien til yderligere slibning af betonpartikler. Der blev også udviklet en kværn hos FEFU.

Den nye blanding har allerede gennemgået et testkørsel. Som feltforskning, ingeniører byggede en fem-etagers parkeringsplads. Betonen blev hærdet i 28 dage under naturlige forhold med temperaturforskelle fra plus fem til minus seks grader, og resultaterne var i overensstemmelse med de angivne standarder.

Som tilsætningsstoffer, forskere brugte komponenter, der allerede er velkendte i byggeindustrien, hvis egenskaber de forbedrede med nanopartikler. Dermed, de har styrket naphthalenformaldehydharpiks med egenskaberne af siliciumdioxid, og den resulterende beton viste sig at være stærkere, mens den bibeholdte driftsegenskaber længere. Forsæbet træharpiks og natriumnitrat er også komponenter i blandingen.

En videnskabelig skole for udvikling af intelligente kompositter til special- og anlægsteknik finder sted på FEFU MTC. Skolens hovedidé er at designe kunstige materialer, der ligner naturlige materialer. For eksempel, beton skal have naturstens styrke. Denne teori tager fat i moderne videnskab som geonics (geomimetik) etableret af professor Valery Lesovik fra V.G. Shukhov Belgorod State Technological University, et tilsvarende medlem af det russiske akademi for arkitektur og konstruktionsvidenskab. Ingeniører fra Moskva, Kazan, og det russiske Fjernøsten arbejder på udviklingen af ​​metoden. Det nye betondesign er i overensstemmelse med principperne for geomimetis, hvis ultimative mål er at designe nye materialer til et behageligt menneskeligt miljø.

På den næste fase af forskningen, forskere planlægger at udvikle en betonblanding til støbning under negative temperaturer ned til minus femten grader celsius.