Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65

Статья опубликована в рамках: XI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» (Россия, г. Новосибирск, 15 декабря 2016 г.)

Наука: Технические науки

Секция: Архитектура, Строительство

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции

Библиографическое описание:
Карасев Д.А., Мамхегов М.Д., Банников И.С. [и др.] НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ // Научное сообщество студентов: МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ: сб. ст. по мат. XI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 8(11). URL: https://sibac.info/archive/meghdis/8(11).pdf (дата обращения: 22.09.2021)
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 2 голоса
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Карасев Дмитрий Андреевич

магистрант, ИСА МГСУ, г. Москва

Мамхегов Мухамед Джамбулатович

магистрант, ИСА МГСУ, г. Москва

Банников Игорь Сергеевич

магистрант, ИСА МГСУ, г. Москва

Повидайло Алексей Викторович

магистрант, ИСА МГСУ, г. Москва

Мищенко Артем Евгеньевич

магистрант, ИСА МГСУ, г. Москва

Ильина Наталья Валерьевна

магистрант, ИСА МГСУ, г. Москва

Буркацкая Екатерина Владимировна

магистрант, ИСА МГСУ, г. Москва

Сафронов Виктор Васильевич

магистрант, ИСА МГСУ, г. Москва

Пышкин Владислав Андреевич

магистрант, ИСА МГСУ, г. Москва

Туманян Гоар Арменовна

магистрант, ИСА МГСУ, г. Москва

Прогресс строительных технологий не стоит на месте, каждый год на рынке появляются новые технологии и материалы, одним из направлений развития являются нанотехнологии. Нанотехнологии - (от приставки «нано», используется в системе СИ для обозначения размеров частиц 1х) комплекс технологических способов, позволяющих получить новые свойства материалов используя размерные свойства нано частиц. На данный момент это направление науки малоизучено и является перспективным и имеет финансирование на государственном уровне. Какое применение могут иметь нанотехнологии в строительстве? Высокопрочный бетон. Обыкновенный бетон представляет собой три основных компонента: - Вяжущее вещество – субстанция (в нашем случае цемент), которая способна затвердевать в ходе физико-химической реакции, скрепляет собой мелкий и крупный заполнитель, образуя прочный камневидный материал - бетон. – Вода - Заполнитель - сыпучие материалы (до 80-85% от общей массы бетона), образующие жесткий скелет бетона, который позволяет выдерживать большие нагрузки и имеет низкий коэффициент усадки. Заполнитель различают крупный и мелкий. Мелкий заполнитель имеет размеры частиц от 0.16 до 5мм, выполняет функцию устранения зазоров между крупными фрагментами бетонной смеси. Чаще всего мелкий заполнитель представлен песком и его производными. Важным фактором, влияющим на качество песка, является отсутствие глины и других пылевидных частиц. Крупный заполнитель чаще всего представлен гравием и щебнем, также используются: пемза, туф, вулканический шлак, керамзит, вермикулит, перлит, аглопорит, металлургические шлаки. Крупный заполнитель экономит расход цемента и придает бетону необходимые качества: прочность, теплостойкость, жаростойкость, пористостью и тд. Для получения определенных свойств, в бетон добавляют пластификаторы. Пластификаторы – это вещества придающие бетонной смеси пластичность и повышающие удобоукладываемость, а также могут наделять раствор необходимыми качествами, снижают расход цемента и воды.

Всеми этими компонентами обладает и нанобетон, единственным отличием в его составе является присутствие, так называемых, наноинициаторов в качестве пластификатора. Наноинициаторы являют собой полые нанотрубки (как мы помним, их размеры колеблются в районе  м), состоящие из углеродных полимеров, уложенных в несколько слоев. Радиус таких трубок всего 1 микрон, но их прочность превышает 100 гигапаскаль (это примерно 1,02 килограмма силы на квадратный сантиметр). Также достоинством этих трубок является толерантность к агрессивным средам: кислотам и щелочам. После введения нанотрубок в бетонную смесь, они начинают вытягиваться и образуют вытянутые кристаллы, в процессе разрастания они переплетаются друг с другом, проникают друг в друга и образуют прочную сеть по всему пространству бетонируемого объекта [1, с.45] (рисунок 1).

 

http://www.concrete-union.ru/documents/cudocs/articles/23102010.gif

Рисунок 1. Электронно-микроскопическое изображение цементного камня при 6000 кратном увеличении.

а — обычный цементный камень; б — цементный камень после введения нанотрубки

 

Такая добавка позволяет повысить физико-механические свойство бетона, а именно: - повысить прочность до 150% - повысить термостойкость - бетонные изделия изготовленные с добавлением нанотрубок способны сохранять свою несущую способность до 800⁰ С.- морозоустойчивость до 50%. Изменение пространственной структуры бетона позволяет снизить расход воды, что в свою очередь может снижать вес готового изделия до 6 раз. Характерная особенность полученной структуры бетонного камня многократно уменьшает вероятность появления трещин и деформаций, что в свою очередь снижает необходимый процент армирования конструкции. Наноинициаторы повышают адгезию бетонной смеси с арматурой и заполнителем [2, с.56]. Применяется «нанобетон» в строительстве уникальных зданий и сооружений, а также при возведении небоскребов и зданий с требованиями к повышенной пожаростойкости. По причине повышенной прочности материала, снижается общий вес возводимой конструкции, что в свою очередь приводит к заложению меньшего фундамента и серьезной экономической выгоде мероприятия.

Впервые положительные результаты, по созданию нанотрубок в качестве пластификаторов бетона, были получены еще в 1993г. под руководством Андрея Пономарева, в настоящее время исследования продолжаются, как в России, так и за рубежом. Преимуществом «нанобетона» разработанным на территории РФ является возможность его использования не только для возведения новых зданий и сооружений, но и реконструкции старых. При нанесении «наносостава» на обветшавшую железобетонную конструкцию, он проникает в малейшие ее поры и укрепляет ее несущую способность и прочность конструции. Данное свойство также разрешает нанесение инновационного бетона на арматуру, пораженную ржавчиной, способность бетона проникать в мельчайшие поры, увеличивает сцепление бетонного камня даже с ржавой арматурой [3, с. 50-51]. «Нанобетон» классифицируют: - Легкий нанобетон – используют в индивидуальном и малоэтажном строительстве. Благодаря повышению прочности и снижению веса конструкции, в условиях, где обычный тяжелый бетон позволял возвести одноэтажный дом, теперь с использованием «нанобетона» можно отстроить до 6 этажей с прежней нагрузкой на фундамент. - Средней плотности нанобетон – для строительства объектов с требованиями повышенной прочности и надежности. - Тяжелый нанобетон – для строительства уникальных зданий и сооружений. В России уже есть опыт использования нанобетона в строительстве. В 2007г. при реконструкции моста в г. Кимры стояла задача снижения веса конструкции при сохранении несущей способности. В качестве решения проблемы был использован легкий «нанобетон» (рисунок 2).

http://www.stpr.ru/upload/iblock/c6c/%D0%9A%D0%B8%D0%BC%D1%80%D1%8B.jpg_Thumbnail0.jpg

Рисунок 2. Мост с использованием легкого нанобетона в г. Кимры

После удачного прецедента использования инновационного бетонного состава, следующим на очереди стал реконструируемый мост через р. Вятка, который также был успешно введен в эксплуатацию в 2008г. (рисунок 3).

http://rkstroy.ru/files/nanobeton/%20Vyatka.JPG

Рисунок 3. Реконструируемый мост через р. Вятка с использованием дорожных плит из легкого нанобетона.

 

Список литературы:

  1. Елецкий А.Н. Углеродные нанотрубки. // Успехи физических наук. Т. 167, № 9. — М: РТЦ «Курчатовский институт», 1997.
  2. Композиция для получения строительных материалов: Патент РФ на изобретение № 2233254, приоритет от 26.10.2000. // М.Н. Ваучский, А.Н. Пономарев, В.А. Никитин и др.
  3. Юдович М.Е., Пономарев А.Н. Наномодификация пластификаторов. Регулирование их свойств и прочностных характеристик литых бетонов. / «СтройПРОФИль», № 6, 2007.
Проголосовать за статью
Конференция завершена
Эта статья набрала 2 голоса
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом