Ingenieurs van het Far Eastern Federal University Military Training Center (FEFU, Vladivostok, Rusland) hebben samen met collega's van de RUDN University een betonmengsel met nano-additieven ontwikkeld voor monolithische constructies tot tien verdiepingen hoog. Het beton storten is mogelijk binnen een zeer vochtig klimaat en een negatieve temperatuur tot min 5 graden Celsius. Gezien dat, de gebouwde gebouwen zullen de komende 50 jaar geen ingrijpende renovatie nodig hebben. Het gerelateerde artikel is gepubliceerd in Constructie en bouwmaterialen .

Het gieten van beton bij lage temperaturen is een serieuze uitdaging voor de bouwsector. Als het water in het beton bevriest, de vloeibaarheid van het beton gaat mis, wat de uitharding vervuilt en de vorming van klonten in de plaat bevordert. Gieten bij temperaturen onder de plus vijf graden vereist al speciale technologie. Schending van één leidt tot verminderde kenmerken van monolithische structuren die voortijdig verslechteren.

Ingenieurs van het FEFU Militair Trainingscentrum (MTC), samen met collega's van RUDN University, stelde voor om in de betonmix speciale additieven (superweekmakers) te introduceren waarvan de eigenschappen worden verbeterd via nanotechnologie. De ontwikkeling helpt de sterkte en duurzaamheid te behouden van betonconstructies die tijdens het koude seizoen zijn gebouwd, om het bouwproces niet duurder te maken.

"De kenmerken van het nieuwe nanomengsel voldoen aan de eisen van de civiele techniek en overtreffen over het algemeen de wettelijke vereisten. Het mengsel is geschikt voor het gieten van civiele constructies tot 10 verdiepingen hoog onder vochtige omstandigheden. Dat maakt het relevant voor constructie in vochtige continentale, moesson, en matig koude klimaten. Het mengsel hardt snel uit en de geproduceerde betonplaat heeft een dichte structuur zonder klonten en met een poriegrootte die kleiner is dan in conventioneel beton. Dus, vochtigheid, die gewoon beton vernietigt, niet in staat is om de nieuwe binnen te dringen. De eigenschappen van de betonplaat blijven 50 jaar onveranderd.", verklaarde een van de onderzoeksauteurs Roman Fediuk, Luitenant-kolonel, hoogleraar aan de FEFU MTC, de winnaar van de XIII All-Russian wedstrijd "Ingenieur van het jaar 2018."

De wetenschapper zei verder dat het nieuwe betonmengsel, zoals eerdere ontwikkelingen, bevat minder cement, vervangen door as uit energieproductie en roosters van breekzand dat het beton milieuvriendelijk maakt. daarbinnen, de technologische eigenschappen van het nieuwe mengsel zijn dezelfde als van de mengsels met hoogwaardig cement, wat de ontwikkeling kosteneffectiever maakt.

Ingenieurs hebben de verhoudingen van de gemodificeerde additieven empirisch ontdekt; daarna, wiskundige modellen verfijnden de berekeningen. Het mengsel met een dergelijke geverifieerde samenstelling is vorstbestendig en heeft geen verhoogde vloeibaarheid, waardoor bij lage temperaturen in de plaat klonteren van beton (segregatie) en een afname van de sterkte van de gegoten constructie. Bovendien, ingenieurs gebruikten tot 40 procent minder water in het mengsel, en verhoogde de sterkte en dichtheid van de betonplaat. Hoge dichtheid en gelporiëngrootte werden niet alleen bereikt dankzij nano-additieven, maar ook dankzij de technologie van het extra vermalen van betondeeltjes. Bij FEFU is ook een grinder ontwikkeld.

De nieuwe mengeling heeft al een proefrit ondergaan. Als veldonderzoek, ingenieurs bouwden een parkeerplaats van vijf verdiepingen. Het beton is 28 dagen uitgehard onder natuurlijke omstandigheden met temperatuurverschillen van plus vijf tot min zes graden, en de resultaten waren in overeenstemming met de gestelde normen.

Als additieven, wetenschappers gebruikten componenten die al goed bekend waren in de bouwsector, waarvan ze de eigenschappen verbeterden met nanodeeltjes. Dus, ze hebben naftaleenformaldehydehars versterkt door de eigenschappen van siliciumdioxide, en het resulterende beton bleek sterker te zijn terwijl de operationele kenmerken langer behouden bleven. Verzeepte houthars en natriumnitraat zijn ook componenten van het mengsel.

Op de FEFU MTC vindt een wetenschappelijke school plaats voor de ontwikkeling van intelligente composieten voor speciale en civiele techniek. Het hoofdidee van de school is om kunstmatige materialen te ontwerpen die lijken op natuurlijke materialen. Bijvoorbeeld, beton moet de sterkte van natuursteen hebben. Deze theorie vindt ingang in de moderne wetenschap als geonics (geomimetica) vastgesteld door professor Valery Lesovik van V.G. Shukhov Belgorod State Technologische Universiteit, een corresponderend lid van de Russische Academie van Architectuur en Bouwwetenschappen. Ingenieurs uit Moskou, Kazan, en het Russische Verre Oosten werken aan de ontwikkeling van de methode. Het nieuwe betonontwerp is in overeenstemming met de principes van geomimetis, het uiteindelijke doel is om nieuwe materialen te ontwerpen voor een comfortabele menselijke omgeving.

In de volgende fase van het onderzoek, wetenschappers zijn van plan een betonmengsel te ontwikkelen voor het gieten bij negatieve temperaturen tot min vijftien graden Celsius.