Ingenjörer från Far Eastern Federal University Military Training Center (FEFU, Vladivostok, Ryssland) har tillsammans med kollegor från RUDN University utvecklat en betongblandning med nanotillsatser för monolitisk konstruktion upp till tio våningar högt. Betonggjutningen är möjlig i ett mycket fuktigt klimat och negativ temperatur ner till minus 5 grader. Givet att, de uppförda byggnaderna kommer inte att behöva större förnyelse på 50 år. Den relaterade artikeln publiceras i Byggnads- och byggmaterial .

Betonggjutning under låga temperaturförhållanden är en allvarlig utmaning för byggindustrin. Om vattnet i betongen fryser, betongens flytbarhet blir fel, vilket kommer att smutsa ner dess härdning och främja bildning av klumpar i plattan. Gjutning vid temperaturer under plus fem grader kräver redan speciell teknik. Brott mot en leder till minskade egenskaper hos monolitiska strukturer som försämras i förtid.

Ingenjörer av FEFU Military Training Center (MTC), tillsammans med kollegor från RUDN University, föreslog att i betongblandningen införa speciella tillsatser (supermjukgörare) vars egenskaper förbättras via nanoteknik. Utvecklingen hjälper till att bibehålla styrkan och hållbarheten hos betongkonstruktioner som uppförts under den kalla årstiden, att inte göra byggprocessen dyrare.

"Karakteristiken hos den nya nanoblandningen möter civilingenjörens behov och överstiger generellt regulatoriska krav. Blandningen är lämplig för gjutning av civila konstruktioner upp till 10 våningar höga under fuktiga förhållanden. Det gör den relevant för konstruktion i fuktiga kontinentala, monsun, och måttligt kalla klimat. Blandningen härdar snabbt och den producerade betongplattan har en tät struktur utan klumpar och med en porstorlek som är mindre än i konventionell betong. Således, fukt, som förstör vanlig betong, är inte kapabel att penetrera den nya. Betongplattans egenskaper förblir oförändrade i 50 år." Förklarade en av forskningsförfattarna Roman Fediuk, Överstelöjtnant, professor vid FEFU MTC, vinnaren av den XIII allryska tävlingen "Årets ingenjör 2018."

Forskaren fortsatte med att säga att den nya betongblandningen, som tidigare utvecklingar, innehåller mindre cement, ersättas med aska från energiproduktion och silningar av krosssand som gör betongen miljövänlig. inom det, de tekniska egenskaperna hos den nya blandningen är desamma som för blandningar som innehåller högkvalitativ cement, vilket gör utvecklingen mer kostnadseffektiv.

Ingenjörer tog empiriskt reda på proportionerna av de modifierade tillsatserna; efter det, matematiska modeller förfinade beräkningarna. Blandningen med en sådan verifierad sammansättning motstår frost och har ingen ökad fluiditet, orsakar vid låga temperaturer att betong klumpar i plattan (segregering) och en minskning av styrkan hos den gjutna strukturen. Dessutom, ingenjörer använde upp till 40 procent mindre vatten i blandningen, och ökade hållfastheten och densiteten hos betongplattan. Hög densitet och gelporstorlek uppnåddes inte bara på grund av nanotillsatser utan också på grund av tekniken för ytterligare slipning av betongpartiklar. En kvarn utvecklades också på FEFU.

Den nya blandningen har redan genomgått en provkörning. Som fältforskning, ingenjörer byggde en fem våningar hög parkeringsplats. Betongen härdades i 28 dagar under naturliga förhållanden med temperaturskillnader från plus fem till minus sex grader, och resultaten överensstämde med de angivna standarderna.

Som tillsatser, forskare använde komponenter som redan är välkända inom byggbranschen, vars egenskaper de förbättrades med nanopartiklar. Således, de har stärkt naftalenformaldehydharts genom egenskaperna hos kiseldioxid, och den resulterande betongen visade sig vara starkare med bibehållen driftskarakteristik längre. Förtvålat träharts och natriumnitrat är också komponenter i blandningen.

En vetenskaplig skola för utveckling av intelligenta kompositer för special- och anläggningsteknik äger rum på FEFU MTC. Huvudtanken med skolan är att designa konstgjorda material som liknar naturliga. Till exempel, betong bör ha styrkan av natursten. Denna teori tar fäste i modern vetenskap som geonik (geomimetik) etablerad av professor Valery Lesovik från V.G. Shukhov Belgorod State Technological University, motsvarande medlem av den ryska akademin för arkitektur och konstruktionsvetenskap. Ingenjörer från Moskva, Kazan, och den ryska Fjärran Östern arbetar med utvecklingen av metoden. Den nya betongdesignen är i enlighet med principerna för geomimetis, vars slutmål är att designa nya material för en bekväm mänsklig miljö.

I nästa steg av forskningen, forskare planerar att utveckla en betongblandning för gjutning under negativa temperaturer ner till minus femton grader.