Фиброволокно, используемое для армирования бетона, позволяет повысить его прочность, устойчивость к резким перепадам температур и агрессивным средам. Наиболее приемлемым для данных целей является базальтовое волокно, превосходящее по некоторым показателям стеклянные и полипропиленовые микрофибры. Кроме того, оно не способно вызывать коррозию, существенно легче аналогичного стального и его цена ниже. К его достоинствам следует отнести высокие показатели прочности на разрыв, упругости, истираемости, химстойкости, термостабильности и адгезии.
Базальтовое фиброволокно
Благодаря наномодификации (покрытии поверхности фиброволокна углеродными астраленами) базальтовое волокно обрело новые достоинства: расширен диапазон климатических условий его использования, усовершенствованна механика работы волокна в материале.
Микрофотография явления агломерации астраленов на углеродных нанотрубках
Химические процессы, которые инициируются астраленами, приводят к интенсификации взаимодействия между окружающими веществами и микрофиброй, в результате весь материал крепко сцепляется в единое целое.
По проводимым исследованиям, где критерием оценки нового материала являлся показатель усадки, было выяснено, что относительная деформация усадки образца, содержащего наномодифицированую микрофибру, значительно меньше (на 50%). Следовательно, что конструкция, для изготовления которой применена микрофибра, покрытая астраленами, будет менее подвержена деформации во время застывания и высыхания бетона. Для обеспечения равномерного распределения наномодифицированных базальтовых волокон по всему объему бетонной смеси, необходимо увеличить длительность процесса перемешивания.
Преимущества стройматериалов, изготовленных с применением модифицированной базальтовой микрофибры заключаются в следующем:
· Увеличение прочности на изгиб, сжатие, разрыв, растяжение не зависимо от температуры рабочей среды (диапазон температуры применения нанодобавки от 260°С до +750°С).
· Деформация усадки минимальна.
· Повышается устойчивость к воздействию низких и высоких температур и механическим воздействиям.
· Улучшение свойств водонепроницаемости и устойчивости к агрессивным средам.
· Значительно возрастает срок службы.
Сравнение экспериментальных данных образца бетона с добавлением обычной базальтовой фибры (1) и модифицированной (2)
Область применения наномодифицированных фиброволокон зависит от их размеров - длина волокон должна быть менее 0,5 мм. Благодаря таким размерам возможно использование базальтовой микрофибры не только при изготовлении кирпича, плитки тротуарной, газо- и пенобетонов, но и покрытий, которые наносятся с помощью пневмонабрызга.
Главная слабость бетона заключается в приобретении микротрещин на стадии изготовления. В процессе эксплуатации они развиваются и раскрываются. С помощью технологии наноструктурирования бетона возможно препятствовать возникновению трещин на наноуровне, а при использовании наномодифицированной фибры - на микроуровне.
На фотографии: а - структура обычного цементного камня; б -камень, после добавления нанотрубок
Применение нанотехнологий в строительной сфере заключается в изобретении наномодифицированного фиброволокна, а создание нанобетонов является одной из областей его использования.
Бетон, содержащий данную добавку, носит следующее название: бетон легкий наноструктурированный (БЛН). За счет малого веса бетона и высокой несущей способности были ощутимо сокращены расходы по армированию (около 30%). Стало возможным сделать мене массивным фундамент, т.к. нагрузка на него с использованием легкого нанобетона уменьшилась. Сооружения, при возведении которых использовался БЛН, имеют хорошую гидроизоляцию и низкую пожарную опасность. Надежность таких зданий высока, поэтому нонобетон рекомендуется использовать в сейсмоопасных регионах.
БЛН возможно изготовить самостоятельно на специальной площадке, путем добавления в материал ССГД. Основные параметры данного бетона будут варьироваться в диапазонах:
Физико-механические показатели легкого наноструктурированного бетона в возрасте 28 дней