САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ БЕТОН: ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И СЕБЕСТОИМОСТЬ

SELF-HEALING CONCRETE: SCOPE OF APPLICATION AND COST CALCULATION

Anna Novikova

Student, Voronezh State Technical University,

Russia, Voronezh

АННОТАЦИЯ

В данной статье будут рассмотрены области применения самовосстанавливающегося бетона, варианты применения его в конструктивных элементах, актуальность и экономическая целесообразность данной разработки.

ABSTRACT

This article will consider the areas of application of self-healing concrete, its application options in structural elements, the relevance and economic feasibility of this development.

Ключевые слова: самовосстанавливающийся бетон, конструктивные элементы.

Keywords: self-healing concrete, structural elements.

Актуальность разработки

В современных реалиях строительства железобетон является одним из самых востребованных конструктивных материалов, ввиду его высоких физико-механических показателей (прочность на сжатие, растяжение и изгиб), а также простоты изготовления и общедоступности необходимых компонентов. Даже не смотря на ряд существенных недостатков, таких как высокая тепло- и звукопроводность, большой удельный вес и низкая трещиностойкость и др., железобетон находит своё применение практически повсеместно, а значит ведутся и будут вестись исследования, направленные на поиск решения по устранению недостатков данного конструктивного материала.

В данной статье будет описана одна из новейших разработок – самовосстанавливающийся бетон. Данная инновация была создана в качестве решения проблемы низкой трещиностойкости железобетона.

Основные сведения

Самовосстанавливающийся бетон – это бетон, в состав которого вводят биоразлагаемые капсулы, содержащие бактерии семейства бацилл в стадии анабиоза, а также лактат кальция – питательное вещество, и ряд других компонентов (дрожжевой экстракт, пемза и др.), которые в случае образовании на поверхности железобетона трещин и попадании в них воды, растворяются, выводя бактерии из «спящего режима». Активизировавшиеся бактерии потребляют лактат кальция и вырабатывают известняк, который заполняет трещину [1, c.288].

На данный момент для приготовления самовосстанавливающегося бетона используют бактерии и , они показали наилучшую выживаемость и работу в высокощелочном бетоне.

Область применения самовосстанавливающегося бетона

Самовосстанавливающийся бетон может найти свое применение во многих конструктивных элементах, преимущественно работающих на изгиб или растяжение. Примером таких конструкций могут служить: плиты перекрытий, подкрановые балки, фундаментные балки, ригели и др. За счёт того, что бетон плохо работает на растяжение и изгиб, в таких конструкциях будут чаще образовываться трещины в местах сосредоточения максимальных изгибаемых моментов.

Применение такого бетона ограничивается некоторыми видами трещин и характером их развития. Динамично развивающиеся трещины и трещины больших размеров самовосстанавливающийся бетон не способен залечить, он так же не может быть применим в элементах, подверженных хрупкому разрушению.

Данный вид бетона будет наиболее актуален в зданиях с повышенной нагрузкой на продольные и поперечные изгибаемые элементы, в зданиях с высоким уровнем ответственности, в конструкциях с неблагоприятными условиями работы и зданиях из сейсмоопасной зоны.

Варианты применения

У самовосстанавливающегося бетона масса преимуществ в сравнении с обычным бетоном, однако есть и как минимум один существенный недостаток – стоимость. Кубометр самовосстанавливающего бетона стоит почти в два раза дороже обычного, что может существенно отразиться на его спросе. Однако возможно у этой проблемы есть решение.

Конструкция железобетонного ригеля, например, состоит из бетона и арматуры, которая укладывается на 10-70 мм выше максимально растянутой зоны [2, c. 99]. Эти 10-70 мм в строительстве называются защитным слоем бетона, он нужен для того, чтобы уберечь арматуру от воздействия агрессивной среды. Образование трещин именно в этом слое быстрее всего приводят к разрушению железобетонного элемента, в следствии того, что арматура подвергается коррозии и теряет свою несущую способность.

Поэтому, для того, чтобы уменьшить стоимость конструктивного элемента, максимально долго сохранить его нормальную безремонтную эксплуатацию, и не выполнять его полностью из самовосстанавливающегося бетона, предлагается выполнять из него только защитный слой в 30 мм.

Такой вариант применения самовосстанавливающегося бетона удорожит конструктивный элемент не в несколько раз, а лишь на 5-20% в зависимости от его вида. Соотношение цен на различные конструктивные элементы можно увидеть на рисунке 1 и 2.

Выводы

Самовосстанавливающийся бетон - несомненно материал будущего, имеющий ряд неоспоримых преимуществ, однако его высокая стоимость может ограничить его применение, для того, чтобы этого не допустить, следует искать возможности его частичного применения в потенциально важных местах.

Рисунок 1. Соотношение стоимости конструктивных элементов из обычного бетона и с применением СВБ (подкрановые балки, плиты перекрытия)

Рисунок 2. Соотношение стоимости конструктивных элементов из обычного бетона и с применением СВБ (плиты перекрытия, ригели)

Список литературы:

1. Кодзоев М.-Б. Х., Исаченко С. Л. Самовосстанавливающийся бетон // Бюллетень науки и практики. 2018. Т. 4. №4. С. 287-290. Режим доступа: http://www.bulletennauki.com/kodzoevisachenko-1 (дата обращения 15.04.2018) - 288 с.
2.  СП 63.13330.2018 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»: свод правил: утв. МИНСТРОЙ РФ 19.12.2018: дата введ. 20.06.2019 - АО «НИЦ «Строительство» – НИИЖБ им. А.А. Гвоздева – 99 с.