Тяжелые бетоны

Бетон - сложный, многокомпонентный композиционный искусствен­ный материал.

Применение при его изготовлении современных модификаторов для вяжущих, различных химических добавок, различных минеральных напол­нителей обеспечивает получение материала с уникальными, наперед задан­ными свойствами.

Так, для получения высокопрочного бетона используются гидравличе­ски активные вяжущие, предусматривается создание оптимальной структу­ры цементного камня, упрочнение контактных зон заполнителем с приме­нением химических модификаторов, расширяющих добавок и соблюдение специально разработанных технологических режимов.

Среди перечисленных компонентов, кроме вяжущих, определяющим является применение суперпластификаторов, получаемых в результате син­теза органических соединений и высокоактивной минеральной добавки - микрокремнезема, являющегося пылевидным ультрадисперсным отходом металлургического производства.

В НИИЖБ удалось разработать модификаторы марки МБ, содержащие кроме микрокремнезема золу уноса, получаемую при сгорании каменного и бурого угля, а также необходимые суперпластификаторы.

Эти модификаторы получаются в виде плотного порошкообразного материала, что делает его более транспортабельным и технологичным, по­зволяя одновременно утилизировать часть крупнотоннажных отходов про­мышленного производства.

Другим, весьма эффективным направлением является использование бетонов с компенсированной усадкой и напрягающего, полученного путем расширяющих добавок (РД), используемых при изготовлении бетона или специальных напрягающих цементов.

Эти бетоны, расширяясь, компенсируют обычно проявляющуюся усад­ку и даже позволяют напрягать (растягивать) арматуру в железобетоне - осуществлять самообжатие, что существенно упрощает и удешевляет изго­товление железобетона, а также повышает его трещиностойкость и водоне­проницаемость.

В России были также разработаны бетоны на цементах низкой водопо- требности - ЦНВ и ВНВ, позволяющие на основе обычных цементов, ис­пользуя технологические приемы, получать высокопрочные материалы.

Типичным и одним из наиболее прогрессивных представителей High Performance Concrete является полимербетон. В семействе полимербетонов роль вяжущих выполняют эпоксидные, уретановые, полиэфирные и другие смолы.

Свойства полимербетонов весьма разнообразны и в значительной мере зависят не только от смол, но и от наполнителей, отвердителей, модифика­торов и заполнителей.

Количество минеральных заполнителей может составлять 90-95% от общего объема, что резко снижает стоимость полимербетона.

Высокий объем заполнения значительно снижает усадку и повышает модуль упругости.

Варьируя композиционным составом, кроме конструкционных бетонов с высокой прочностью можно получать материалы, обладающие такими свойствами, как химическая стойкость к большинству агрессивных сред, защита от различного рода излучений, вакуумная плотность, диэлектриче­ские и токопроводящие характеристики.

Особо следует отметить разработанную в НИИЖБ технологию про­питки поврежденных конструкций из обычных бетонов на цементном вя­жущем. Поверхность покрывается композицией на основе метилметакрила- та, которая быстро проникает в поры бетона и поврежденные зоны, поли- меризуется и повышает прочность бетона в 2 раза и более.

Так, после обследования железобетонного купола Московского плане­тария, возведенного в 1929 г, авторами книги была предложена и под кон­тролем НИИЖБ осуществлена двухсторонняя пропитка поверхности поли­мербетоном, что позволило избежать весьма трудоемких и дорогостоящих работ по усилению металлоконструкциями.

Эти композиции с успехом использовались на таких объектах, как храм Христа Спасителя, Останкинская телебашня, филиал Большого театра, зда­ния нескольких АЭС и др.

Следует также ожидать значительного расширения использования ар­хитектурного бетона, который позволяет получить декоративные фасадные элементы, скульптурные горельефы с заданными показателями физико­механических свойств и долговечности.

Высококачественная поверхность объемных изделий со сложным рельефом получается при использовании композиционных механоактиви- рованных вяжущих и комплексных химических модификаторов различно­го назначения, в том числе компенсаторов усадочных деформаций.

Переходя в вязкотекучее состояние при механическом или вибраци­онном воздействии, бетон заполняет мельчайшие формы опалубки. Причем объемное водопоглощение не превышает 6-10%, что позволяет получить материал, не уступающий по своим свойствам натуральному камню.

Стоимость изделий из такого бетона многократно ниже изделий из природного резного камня.

Под руководством докт. техн. наук В.Р. Фаликмана в НИИЖБ, кроме составов архитектурного бетона была разработана технологическая линия для получения изделий, полностью готовых к применению, включая эле­менты крепления.

Все перечисленные выше бетоны были внедрены в строительство.

Кроме упомянутых в главе 8 высотных зданий к наиболее заметным объектам, построенным из современного железобетона за рубежом, мож­но отнести тоннель под проливом Ла-Манш, платформу для добычи неф­ти в Северном море высотой 470 м, здания в Чикаго, мост в Канаде и др.

В России строится комплекс «Москва-Сити», построены Гостиный Двор, Московский планетарий и многие другие.

В перспективе можно ожидать использование нанотехнологий для из­готовления составляющих бетонов.

Они появятся в производстве дисперсных порошков, силикатов со ста­бильным составом и новых видов арматурных элементов.

Это позволит получить материалы с характеристиками, близкими к ме­таллу и керамике.