Нанопенобетон в современном строительстве



Пенобетон — ячеистый бетон, имеющий пористую структуру за счёт замкнутых пор (пузырьков) по всему объёму, получаемый в результате твердения раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пенообразователя. [1]

Таблица 1

Сравнение пенобетона с другими строительными материалами

Параметры	Керамический кирпич	Керамический блок	Силикатный кирпич	Газоблок	Пеноблок
Размеры, см	25/12/6,5	38/25/24	25/12/6,5	20/30/60	20/30/60
Масса стены, кг/м2	1200 – 1800	600 – 800	1450 – 2000	100- 900	100 – 900
Плотность, кг/м3	1500 – 1750	700 – 900	1700 – 1950	300 – 1200	300 – 1200
Водопоглощение, %	12	12 – 14	16	20	14
Теплопроводность, Вт/М*к	0,4 – 0,7	0,1 – 0,2	0,8 – 1,1	0,1 – 0,4	0,1 – 0,4
Морозостойкость, цикл	25	50	25	35	35
Предел прочности при сжатии, МПа	2,5 – 25	-	5 – 30	0,5 – 25	0,25 –12,5
Расход, шт./м3	400 – 500	34 – 45	400 – 500	21 – 27	21 – 27
Цена, $/м3	63 – 112	62 – 90	17 – 90	60 – 94	49 – 68

Термин «Нанопенобетон» (Н.П.Б.) был введён в 1991 году, когда впервые были изобретены эффективные и экономичные мельницы для инертных материалов, позволяющие получать микронные и ангстремные частицы.

Вместе с этими принципиально важными открытиями пришло понимание о новом строительном материале с уникальными свойствами, открывающем перед человечеством горизонты решения проблем, которые ранее были невозможны. Математические модели кристаллических решёток и последующие образцы бетонов позволили говорить о пенобетонах с твёрдостью и крепостью стали.

Все строительные, монтажные, эксплуатационные, экологические параметры и свойства однозначно говорят как о материале для человеческих цивилизаций будущих тысячелетий. [2]

Состав нанопенобетона представляет собой равномерно распределённые бинарные кристаллические фазы, образующие практически стекловидную фазу с высокой прочностью, термической стойкостью с низким коэффициентом температурного расширения.

Как клинкер, так и как кальциты, обладающие рыхлой слоистой структурой, очень непрочные (твердость 3, плотность 2.7-2.8 г/см³), после химических изменений превращаются в цемент и в крепчайшие бетоны, так в случае с нанопенобетоном это явление имеет ещё более эффективные тенденции к изменению качеств от исходных материалов. [3]

Но если к этому добавить пропитки мономерами или жидкими смолами с полимеризацией на морозостойкость, стойкость в агрессивных средах, то получаем НаноПеноБетонополимеры невиданных спектров качества.

В качестве арматуры в нанопенобетоне могут использоваться льняные или пеньковые верёвки различной толщины и рыхлости кручения с послойной пропиткой.

Получаемый нанопенобетон требует в 2-3 раза меньше цемента, чем обычный бетон.

Следует также упомянуть, что данная смесь не требует вибрационного воздействия для получения однородности состава.

Его использование значительно уменьшает энергетические и трудовые расходы. Исходный материал, содержащий высокодисперсные наночастицы, ведет себя как сыпучее вещество при небольшом водоцементном соотношении. При высыхании набухающие частицы препятствуют образованию пустот и трещин.

Наночастицы значительно уменьшают количество используемой воды и время твердения материала, делая необязательной стадию парообработки.

Наночастицы заполняют трещинки на поверхности твердеющего бетона и связывают прочно его с материалом-усилителем.

Диаграмма 1 – Сравнение нанопенобетона с пенобетоном и другими строительными материалами

Таблица 2

Изменение характеристик пенобетона с введением наноструктур

№	Плотность пенобетона, кг/м3	МУНТ, %	Прочность, МПа		Коэффициент теплопроводности, λ, Вт/м·0С
			Rиз	Rсж
1	300	-	0,25	0,7	0.08
2	300	0,0019	1,0	2,8	0.06
3	500	-	0,8	2,1	0.16
4	500	0,002	2,4	6,2	0.12
5	1200	-	4.8	12,5	0.29
6	1200	0,002	14.5	37,4	0.22

Данные таблицы свидетельствуют о том, что введение в пенобетонную смесь наноструктур повышает прочность в 3-4 раза, а коэффициент теплопроводности уменьшается в среднем на 24%.

Использование нанопенобетона повышенной прочности позволяет возводить здания и сооружения высотой до 12 метров без усиления конструкции, то есть не требуется устройство каркаса. Ограждающие конструкции в таких зданиях являются несущими.

На данный момент разработана технология, позволяющая получать частицы от 10мк. до 10 ангстрем с затратами менее 1200 р. за тонну. В потоке композита материалов градуированные пузырьки заданных размеров занимают только своё, им предназначенное, место, и тогда мы получаем крепчайший строительный материал, где объём воздуха будет составлять до 95 %. То есть, 1 тонна исходных материалов будет давать 20 м³ нанопенобетона, в результате чего, всего 1 самосвал в 20 тонн привезёт материал для паводковой платины в 400м³, а строительная бригада из 2-3 человек выдует его за 5-6 часов. Если брать гражданское строительство, то бригаде из 3 человек возможно выливать (вспенивать) 2–5 этажные дома за неделю, при стоимости около 14000 р. за м². [4]

Поверхности налитых объёмов могут быть упрочненными, остеклованными, окрашенными, полированными или шероховатыми.

За счёт уникального сочетания совершенных качеств, прочности и лёгкости конструкций, доступности исходных местных материалов все сейсмозащитные и строительные приёмы становятся многократно эффективнее для жилого и промышленного домостроения, любого малоэтажного домостроения. За счёт прочности и лёгкости материал не травматичен и безопасен.

Нанопенобетон можно применять в строительстве дорог, аэродромов для безопасного и эффективного транспорта будущего – для большегрузных экранопланов на воздушной подушке, плавающие острова и т.д.

Утилизация старого нанопенобетона обеспечивает марочность будущей смеси 300 – 350. [5]

К достоинствам нанопенобетона стоит отнести:

 невысокая стоимость строительства домов при высоком уровне качества;

 высокая тепло- и звукоизоляция;

 комфортность – паропроницаемость пенобетона равна паропроницаемости дерева;

 легкость укладки и обработки;

 долговечность и надежность;

 экологически чистый материал;

 высокая морозостойкость и огнеупорность ограждающих конструкций;

 возможность строительства в стесненных условиях

 кратчайшие сроки строительства

 отличается малой трудоемкостью укладки. [6]

Литература:

1. Портик А. «Все о пенобетоне» СПб 2003г-255стр.
2. Гензлер М.Н., Линдерберг С.А. «Пенобетонщик»-Ленинград 1936г.-161стр.
3. Розенфельд Л.М. «Исследования пенокарбоната»-Москва 1955г.-53стр.
4. Патуроев В.В. «Полимербетоны» Издательство. Стройиздат. 1987г-143стр.
5. Кауфман Б.Н. «Производство и применение пенобетона в строительстве» Москва 1940г-129стр.
6. С. Ружинский., А. Портик, А. Савиных «Все о Пенобетоне» Издание второе улучшенное и дополненное. Санкт-Петербург 2006г-625стр.