на главную | поиск | контакты

НАНОТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ

Нанотехнологии при создании новых видов бетона – это группа технологических методов и наноматериалов, использование которых в различных сочетаниях позволяет в достаточно широких пределах управлять набором свойств строительных композиций на основе минеральных вяжущих, не обязательно цементных. Т.е. возможны нанобетоны на кислотно – зольных вяжущих, на основе гипсов и т.д.

Один из самых важных на сегодняшний день операционных переходов в технологии нанобетонов – направленное использование процесса самоформирования цементного камня (в цементных бетонах), запускаемого введенными в состав бетона наночастицами – инициаторами, обеспечивающими особенный рост цементного камня, либо обладающими устойчивой анизотропией электрофизических свойств, так же вызывающей направленное развитие цементного камня при созревании бетона.

При разработке технологии нанобетонов конкретным и практически важным, является решение, как совместить задачу равномерного распределения таких наночастиц в объеме бетона с технологией его дисперсного армирования. Один из таких вариантов выражается в создании промышленной технологии наномодифицирования базальтовой, полипропиленовой и металлической фибры. Модификация выполняется анизотропными углеродными нанокластерами, обладающими способностью инициировать направленную кристаллизацию цементного камня. Существенной является  возможность воздействия на свойства и самих веществ, используемых для дисперсного армирования бетонов, а именно – на свойства фибр, как металлических, так и минеральных и полимерных, или элементоорганических. Сама наномодифицированная фибра приобретает повышенные физико-механические и ресурсные характеристики.

Введение анизотропных фуллероидных наночастиц в состав композиционных цементных бетонов предусматривает включение сразу нескольких механизмов повышения характеристик этих бетонов.

Возможность одновременной направленной кристаллизации цементного камня, усиление адгезионного взаимодействия на межфазных границах и наноструктурирование полимерных составляющих позволяет рассчитывать на получение бетонных композиций с очень высокими параметрами. Предполагается наличие механизмов и синергизма их одновременного действия при дисперсном армировании цементных бетонов также и неорганическими микроволокнами. При этом наблюдаются явления фибрилизации структуры гидратированных минеральных вяжущих, происходящие как в объеме цементных растворов, так и в приповерхностной зоне в близи границы цементного камня и наполнителей.

Прямой результат наномодифицирования бетона в части прочностных и эксплуатационных характеристик, выражается в следующем:

·         повышенная до 150% прочность на сжатие и растяжение при изгибе;

·         повышенная не менее чем на 200% трещиностойкость;

·         повышенная не менее чем на 50% морозостойкость.

Конструкционный результат:

·         существенное (до 6 раз) снижение веса ограждающих конструкций с одновременным повышением их эксплуатационных качеств;

·         существенное уменьшение сечения несущих конструкций.

·         Существенное уменьшение и как главная цель: полный отказ от металлического армирования.

Экономический результат: снижение в 2-3 раза себестоимости монолитного строительства.

Результаты ЭИР в области технологии НАНОБЕТОНА

1.         Технология производства наномодифицированной микрофибры (МБМ) с эффектом самоармирования: ТУ 5761-014-13800624-2004. МБМ предназначена для дисперсного армирования и наноструктурирования широкого спектра не только строительных, но так же дорожных и специальных материалов.

2.         Технология производства легкого нанобетона с прочностью на сжатие  до 50 МПа с водопоглащением 1-2% и морозостойкостью более 400 циклов при плотности 1,2 т/м³.

3.         Технология производства облегченных фасадных плит «Астрофлекс-ПФ»: ТУ 5894-005-59436632-2003 для обеспечения отделки и утепления зданий и предусматривающее повышение этажности без усиления фундамента.

4.         Технология производства ячеистого нанобетона: ТУ 5733-021-23380399-2006 с повышенной трещиностойкостью и прочностью на сжатие более 2,5 МПа при плотности 300 кг/м³. Подобный ячеистый нанобетон вдвое прочнее и надежнее обычного пенобетона.

5.         Технология производства тяжелого баллистически устойчивого нанобетона, обеспечивающего баллистическую защиту по 6 классу при небольшой толщине – для систем защиты от внешней террористической угрозы как в составе обычных гражданских, так и специальных защитных сооружений.

Перспективные технологии, планируемые к выводу на стадию промышленного применения в 2008 году:

·         создание всех типов несущих бетонных конструкций без каркасного металлического армирования;

·         создание в качестве дорожной одежды или основания железнодорожного полотна - сплошной жесткой бесшовной бетонной ленты.

КОМПЛЕКС МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДОВ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАЗРУШЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В части восстановления бетонных/железобетонных конструкций, разработанный на основе нанотехнологий, комплекс материалов и методов решает следующие задачи:

* восстановление разрушенной, разрыхленной структуры бетона, независимо от причин данных разрушений;

* восстановление нарушенного сцепления бетона с арматурой;

* восстановление геометрии/опалубочных размеров бетонных конструкций в местах обрушений бетона;

* замена арматуры в случае ее значительной коррозии.

Совокупное применение данных методов и материалов позволяет решить любые практические задачи восстановления разрушенных бетонных/железобетонных конструкций в самых тяжелых случаях.

ПОКАЗАТЕЛЬНОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОЛНОСТЬЮ РАЗРУШЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ В НИИЖБе

НАЧАЛЬНОЕ  СОСТОЯНИЕ  ПЛИТЫ

ДОПОЛНИТЕЛЬНО  РАЗРЕЗАЕТСЯ РАБОЧАЯ  АРМАТУРА

ПРОЦЕСС  ИСПЫТАНИЙ  ВОССТАНОВЛЕННОЙ  ПЛИТЫ

НАГЛЯДНАЯ  ДЕМОНСТРАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ  ВОССТАНОВЛЕНИЯ

              НОРМАТИВНАЯ  НАГРУЗКА                                   УВЕЛИЧЕНИЕ НАГРУЗКИ В 2 РАЗА

                НАЧАЛО ПОЯВЛЕНИЯ ПРОГИБА                                       10 ти  КРАТНАЯ НАГРУЗКА

ГЛАВНЫМ ДОСТИЖЕНИЕМ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ЯВЛЯЕТСЯ ВОЗМОЖНОСТЬ - ОСУЩЕСТВЛЯТЬ РАБОТЫ, НЕ ПРЕКРАЩАЯ И, В БОЛЬШИНСТВЕТ СЛУЧАЕВ, НЕ ОГРАНИЧИВАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЮ ОБЪЕКТА

ДИАГНОСТИКА  ЗДАНИЙ  И  СООРУЖЕНИЙ,

ВЫЯВЛЕНИЕ  СКРЫТЫХ ДЕФЕКТОВ  НА РАННИХ  СТАДИЯХ

              Оценить реальную безопасность различных зданий и сооружений в условиях как обычных, так и чрезвычайных нагрузок – очень сложно. Узнать – насколько дом постарел и долго ли еще простоит, есть ли него «слабые места» и где они – задача не из легких.

  Существуют различные приборы, основанные на применении электромагнитных волн, ультразвука и т.д., но все они, как и обычный осмотр, предполагают исследование всех элементов здания или сооружения, а это долго, дорого и зачастую вообще технически невозможно.

  Совместно с центром исследований экстремальных ситуаций, на основе методов динамики сооружений создан диагностический комплекс для неразрушающего контроля состояния зданий и сооружений, выявления скрытых дефектов, реальной сейсмостойкости и определения остаточного ресурса объекта в целом.

  Комплекс позволяет исследовать как протяженные высотные объекты: многоэтажные здания, промышленные дымовые трубы, мосты – с большими периодами собственных колебаний, так и сооружения с жесткой конструктивной схемой.

  Если в здании или сооружении появляются дефекты: за счет старения материалов, нарушения связей между элементами его конструкции – меняется его общая жесткость и, соответственно, частота собственных колебаний. Датчики –акселерометры комплекса фиксируют эти колебания и передают в базовый модуль, соединенный с компьютером.

  Компьютерное обеспечение позволяет визуализировать колебания здания, отфильтровать посторонние шумы. Исходя из полученных данных, компьютер определяет параметры собственных колебаний сооружения – периоды и частоты. Затем он строит диаграммы (эпюры) распределения амплитуд колебаний по длине, высоте или ширине, либо вообще по любым геометрическим параметрам конструкции. Если в здании или сооружении имеются дефекты, независимо от природы их происхождения – часть здания колеблется по одному закону, а часть – по другому и на соответствующей картинке появляется разрыв сплошности. Это и есть слабое место, где есть скрытые дефекты. Чувствительность системы позволяет выявить их задолго до начала разрушительных процессов.

  ЭКСПЕРТИЗА ТРУБ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

На промышленных предприятиях России используется огромное количество дымовых труб. Одних только железобетонных труб различных конструкций около трех тысяч. Высота большинства из них от 100 до 200 метров, а в отдельных случаях превышает 400 метров.

Построить новую трубу – дело достаточно сложное. Действующие трубы выключают из технологического процесса очень редко. Если работа одной дымовой трубы тепловой электростанции (ТЭЦ) вдруг прекратится, то выйдет из строя 40-70%  ее энергетических мощностей (к такой трубе обычно подключено от четырех до восьми энергоагрегатов). На металлургических предприятиях дело обстоит еще сложнее: дымовые трубы здесь не остановишь вовсе. Они обслуживают мартеновские и коксовые печи, которые действуют в непрерывном режиме по 25 лет.

Как известно, дымовая труба начинает разрушаться изнутри. В первую очередь страдает футеровка – внутренняя защитная поверхность из кислотоупорного кирпича, металла, полимербетона и других, устойчивых к агрессивным средам материалов. В зависимости от типа производства, температура истекающих из трубы кислотосодержащих газов достигает 200-600⁰С.

Обычно все «болезни» труб выявляли так: останавливали технологический процесс, на трубу подвешивали люльку, на ней специалисты спускались в ствол трубы и пытались поставить диагноз. На все работы уходило не менее 3 дней, а предприятие из-за вынужденного простоя терпело миллионные убытки.

В настоящее время  проблема создания специального диагностического оборудования для        

©2012 ООО «Научно Исследовательский Институт Проблем Аллергологии Иммунологии»
Тел.: (499) 391 35 86 email: zakaz@niipai.ru