Нанопенобетон в строительстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Нанобетон в дорожном строительстве

Термин «нанопенобетон» был введён в 1991 году, когда была впервые получена возможность получения промышленные объемы микронных и ангстремных частиц, а также изобретено сито-классификатор, позволяющее рассеивать активированную массу в заданных размерных градациях, при этом математические модели решёток и последующие испытания образцов бетонов позволили говорить о возможности изготовления пенобетона с твёрдостью и крепостью стали.

Вместе с этими принципиально важными открытиями пришло понимание о новом строительном материале с уникальными свойствами, открывающем новые горизонты практического решения проблем, которые ранее были не имели решения.

Свойства нанопенобетона

Для понимания физики процессов в тонких структурах достаточно проделать следующий опыт - взять горсть песка и речную гальку размером 1 см, 2 см, и 5ч7 см и под увеличительным стеклом внимательно рассмотреть их поверхности - у песка и гальки они не отличаются, то есть галька - это песок с масштабом 10, 20 и 50 раз.

Эти материалы имеют гладкую поверхность, отшлифованную взаимным трением, закруглённую, минимальную для объёма, при этом все физические, химические, валентные и ковалентные связи заполнены - в составе бетона этот инертный наполнитель в очень и очень малой степени проявляет связующие свойства и тем не менее бетон с таким наполнителем может быть использован для строительства бомбоубежищ или аэродромных полос.

Далее следует завернуть 1ч2 куска гальку в крепкую материю или в несколько слоёв бумаги и ударить молотком 1ч2 раза, после чего рассмотреть раскрошенные куски под увеличительным стеклом:

- в крупном куске под поверхностью как яичная скорлупа визуально цветом выделяется слой толщиной до 1 мм с полным набором физического и химического заполнения;

- вскрытые поверхности обладают огромной рельефностью и площадью, которая отличается от геометрической площади более чем в 2 раза.

Эта вновь образовавшаяся поверхность обладает огромным активным потенциалом всех видов связей на уровне коггезии, адгезии, валентных, ковалентных, аппликации, на межатомном и молекулярном уровнях на глубину до 1 мм, что является одной из составляющих факторов, определяющих качества нанопенобетона, при этом сфотографированные активированные микронные частицы под увеличением в 1.000 раз ничем не отличались рельефом своей поверхности от осколков гальки.

Если 1 мм округлую песчинку мысленно представить, как кубик 1 размером мм, то его коллективная поверхность равна 6 мм², но если мысленно распилить каждую плоскость на 10 плоскостей, то получится 1.000 кубиков с гранью 0,1 мм, при этом их коллективная поверхность равна 0,1 мм²•6•1000 = 600 мм², то есть составлять 6 см².

Если теперь каждую грань каждого кубика вновь мысленно распилить на 10, то их коллективная поверхность уже получается 0,01 мм²•6•1000•1000 = 60 000мм², а если это проделать ещё раз - 6 м² коллективной поверхности, активной для механических, физических и химических связей, при этом рельефная поверхность увеличивает эту площадь ещё в 2 раза, что дает 12 м² активной поверхности из песчинки в 1 мм - в этом основа материалов строительной индустрии.

В итоге, вещества обладающие высочайшими потенциалами к коггезивным и адгезивным связям на уровнях прочнейших межатомных и межмолекулярных соединений, образуют качественно новое строительную материю - равномерно распределённые бинарные кристаллические фазы образуют стекловидную фазу с высокой прочностью и термической стойкостью с низким коэффициентом температурного расширения.

Как клинкер - тонко измельчённая смесь известняка и глины, так и кальциты -осадочные горные породы со слоистой структурой плотностью 2,7ч2,8 г/см³, после химических изменений превращаются в цемент, так в случае с нанопенобетоном это явление имеет ещё более эффективные тенденции к изменённым качествам - для армирования пенобетона используются волокна различной толщины с послойной пропиткой и наружным бронированием.

Для пенобетона потребуется в 2ч3 раза меньше цемента, чем для обычных бетонов, при этом в случае активации цемента или изготовления низкомарочного пенобетона эта цифра будет ещё больше, при этом измельчённый шлак, которого по всей России в отвалах скопилось несколько миллиардов тонн, и его количество ежегодно только растёт, может использоваться для изготовления низкомарочного цемента для многих видов строительства, в том числе дорожного строительства.

Нанопенобетон в дорожном строительстве

Пенобетон может эффективно применяться в строительстве дорог, особенно в районах северных топей и вечной мерзлоты, при этом применяется следующее:

· многослойная гравийная отсыпка в размере до 30% традиционных расчётных, либо при соответствующих условиях ее полное отсутствие;

· связывание пенобетоном отсыпки в монолит для грузонапряжённых трасс;

· дифференциация подушки нанопенобетона в зависимости от грузонапряжённости;

· однократный слой активированного асфальта 5ч10 см под естественный износ.

Активированный асфальт с малым процентным содержанием гудрона или иных химических реагентов обладает увеличенным сроком службы в 3ч5 раз, при этом технологический регламент ремонта активированного асфальта значительно дешевле.

Для дорог северных регионов гравийная отсыпка заменяется нанопенобетонной 2-слойной подушкой, которая обладает уникальной теплопроводностью и гарантирует вечную мерзлоту от таяния, а дорогу от провалов в топи, при этом для придорожных отбойников и разделителей полос может применяться мягкий саморазрушающийся нанопенобетон, который при аварии гасит удары транспорта.

Разделение полос подушками безопасности, в зависимости от возложенных на них функций, предполагает множество разных вариантов креплений - якорное, монолитное, весовое, а также разные конструктивные решения - светозащитные, гасящие удары или предохраняющие водителей от засыпания.

Нанопенобетон в приполярных широтах

Особенность домостроения и строительства дорог в северных широтах, а также создание островов для нефтедобычи или газодобычи в болотах севера, состоит в том, что являясь тепловым конденсатором в летнее время, фундаменты домов и насыпные линзы островов или ленточные дорожные подкладки, растапливая вечную мерзлоту и вытаивая воду, проваливаются во всё более увеличивающиеся болота.

Именно поэтому в огромном количестве и при больших затратах на север везут доменные шлаки или шлаки от ТЭЦ, а дома строят на высоких сваях - эти решения далеко не идеальны и шлаковые подложки не спасают, проблема увеличивается и выход из этого может быть только в применении теплозащитного нанопенобетона.

Организация работ с нанопенобетоном

Для практического внедрения вышеописанных прорывных технологий имеются:

· алгоритм теоретического обеспечения;

· технологии и технологическое оборудование;

· практический опыт организации системы внедрения и производства;

· научное обеспечение стратегического развития и сопровождение внедрения.

Наиболее целесообразно первым шагом для промышленного изготовления и применения нанопенобетона создать производство сухих строительных смесей, на котором будут отрабатываться оптимальные режимы и технологические приёмы для последующего распространения, при этом качество выпускаемых клеевых смесей и разработанная технология активации инертных наполнителей имеет неоспоримые конкурентоспособные преимущества.

При этом окупаемость созданного производства, определяемая особенностями продукта, позволяет решать и главную задачу - это производство одновременно станет научной лабораторией для испытаний нанопенобетона, отработки технологий для последующего патентования, выдачи технических заданий на НИОКР, выдачи заявок на внесение в реестр технических условий строительных материалов.

Для того, чтобы создать производство нанопенобетона и обеспечить его технически грамотную эксплуатацию, требуется только одно - осознанное желание инвестора и финансы в объёмах, достаточных для реализации проекта, причем читающие эти строки должны понимать, что полный эффект технологии разработки и изготовления нанопенобетона даже не в достижении экономического результата, который определяется в сотни триллионов, а в том, что это инструмент возможного влияния и в мире, и в России, при этом любой политик, который решит связать своё имя с этими технологиями, заранее будет вне всякой конкуренции.

Экономика нанопенобетона

Для получения строительного материала с максимально высокими показателями прочности необходимо сформировать в технологическом потоке материи пузырьки заданных размеров таким образом, чтобы они занимали только им предназначенное место, при этом объём воздуха будет составлять более 95%, то есть 1 тн исходных материалов будет давать 20 м³ нанопенобетона - 1 самосвал в 20 тн имеет возможность привезти такое количество материала, которого с запасом хватит для паводковой платины с объемом строительства не менее 400 м³.

Себестоимость дорог, изготовленных с применением нанопенобетона, в сравнении с применяемыми традиционными методами ниже в 3ч7 раз, при этом: нанопенобетон строительство дорога мерзлота

· значительно улучшается качество и функциональность автомобильных дорог;

· сокращается в 3ч4 раза скорость возведения дорожного полотна;

· межремонтный срок службы дорожного полотна увеличивается в 2-5 раза;

· на порядок ускоряется и удешевляется производство ремонтных работ.

Размещено на Allbest.ru