Использование нанобетонов при реконструкции зданий

Еще в Дремнем Китае была известна черная пудра, которая легко взрывалась. Технология получения такой пудры была забыта и только несколько лет назад было установлено, что ее можно получить при горении вольтовой дуги. Она содержит так называемые фуллерены и фуллероиды, многоатомные молекулы углеродных полимеров, а также нанотрубки, в молекулах которых содержаться миллионы углеродных полимеров. Эти молекулы удалось синтезировать и использовать в нанотехнологиях при изготовлении красок и других строительных материалов.

Развитие нанотехнологий на сегодняшний день является актуальной темой, позволяющей получить тот или иной материал с заранее заданной определенной структурой. Особенно широкое внедрение нанотехнологии нашли в строительстве при изготовлении новых строительных материалов с уникальными физико-техническими свойствами. В европейских странах постройки на основе нанотехнологий начали появились в 1990-х годах. В нашей стране первые успешные результаты в разработке нанобетона были получены в 1993 г А. Понаморевым из Санк-Петербурга. Значительный вклад в разработку новых строительных материалов на основе нанотехнологий внесли «Наноцентр» МЭИ, ООО «Нанотроника» из г. Москва, НПО «синтетика-Строй» из г. Новочеркасска и др. В результате исследований был разработан целый класс специализированных бетонов, включающих: - легкие нанопенобетоны для индивидуального строительства и возведения легких перегородок в помещениях различного назначения; - нанобетоны средней плотности, обладающие повышенной прочностью и другими качествами, делающими их перспективными для использования в строительстве мостов, дорожных и аэродромных покрытий и т.д.; - нанобетоны высокой и сверхвысокой прочности для лифтовых шахт, балок, ферм, других несущих конструкций в жилищном и промышленном строительстве. Исследованиями установлено, что механическая прочность нанобетона на 150% больше прочности обычного бетона, морозостойкость больше на 50%, а возможность появления трещин в 3 раза ниже. Вес конструкции, сделанной из такого бетона, снижается в 6 раз. Его характеристики жаропрочности, морозо- и водостойкости также лучше, чем у обычного бетона. К преимуществу данного материала можно причислить способность сохранения цвета зданий или конструкций, в течение длительного времени при условии агрессивного городского окружения. Установлено, что нанобетон может с успехом применяться при усилении старых железобетонных конструкций. При нанесении нанобетона на поверхность железобетонных конструкций происходит заполнение даже микропор в бетоне, в результате чего осуществляется процесс полимеризации и восстановление прочности бетона. Кроме того, вновь образованное вещество вступает в реакцию с коррозионным слоем проржавевшей арматуры и восстанавливает ее сцепление с бетоном. Существует несколько технологических особенностей изготовления нанобетонов: во – первых, во всех нанобетонах в качестве армирующего материала используются промышленные отходы базальтовой фибры, производимой из расплава базальтовых пород и измельченной на специальной лепестковой мельнице. Во – вторых, самая важная особенность нанобетонов, – перед упаковкой измельченной базальтовой фибры в бумажные мешки в ее состав вводят едкий натр в количестве 0,05–0,1%, воду 0,3–0,5% и фуллероидный материал, получивший название "Астрален". Для улучшения качества и прочности, к бетону дополнительно добавляют наночастицы диоксида титана, оксида кремния и углеродные нанотрубки. Технология изготовления нанобетонов не требует нового технологического оборудования. Приготовление бетонной смеси осуществляется в стандартных смесителях, причем в начале (не менее 10 мин) цемент и составляющие нанобетона смешиваются "всухую", затем подаются вода, наполнители и различные добавки. На бетонные поверхности нанобетон может наносится методом торкретирования с помощью торкрет-пушки или бетонной смеси, нагнетаемой бетон-шприцмашиной. В отличие от торкрет-бетона смесь, наносимая набрызгом, помимо цементного раствора может содержать щебень крупностью до 25 мм. В настоящее время в России нанобетоны изготовливают с примесями базальтового фиброволокна, на поверхность которого обычно наносят углеродные нанокластеры. Посредством данной технологии был отремонтирован мост через реку Волгу в 2007 году в г. Кимры. Новые бетоны (пат. 2196731, 2233254 и др.) уже использовались при реставрации Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге для защитной его облицовки. Суперлегкий нанобетон с успехом был использован при укреплении зданий, расположенных в сейсмоопасных зонах в г.Сочи. Выполнение работ по укреплению зданий производилось без предварительного расселения жильцов. Использование нанотехнологий способствует прогрессу в области создания новых строительных материалов и совершенствования уже имеющихся, повышению качества готовых изделий, увеличению прочности возводимых зданий, значительно увеличивая их эксплуатационную надежность.