03.09.2024
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) нашли способ сделать легкий бетон, который используется для строительства высотных зданий и большепролетных мостов, прочнее более чем на 40%. Исследователи предлагают армировать бетон стальным волокном и нанокремнеземом — неорганическим химическим материалом, известным как «ультратонкая белая сажа», сообщили ТАСС в пресс-службе университета.
«Легкий бетон набирает популярность в качестве альтернативного материала при возведении зданий и сооружений. Он позволяет уменьшить вес конструкции. Из опыта проектирования известно, что многие проблемы при строительстве крупных объектов связаны в первую очередь с нагрузками от собственного веса. В случае с бетоном еще одна трудность в том, что он сохраняет свою структуру до температуры 200 градусов, после чего его прочность может снижаться. Ученые предлагают армировать легкий бетон стальным волокном и нанокремнеземом, что позволит сделать его прочнее и устойчивее к высоким температурам. Полученные результаты важно учитывать при проектировании высотных зданий и большепролетных мостов, разрушение которых может привести к человеческим жертвам и большим материальным затратам», — рассказали в вузе.
По словам исследователей, помимо армирования легкого бетона стальным волокном, можно изменять его состав путем добавления нанокремнезема. Ученые исследовали 36 образцов, разделенных на четыре группы: контрольный образец легкого бетона без дополнительных элементов, отдельные смеси бетона со стальными волокнами и нанокремнеземом, а также группа, которая сочетала в себе оба варианта. Все образцы подвергались воздействию высоких температур — 250, 400 и 550 градусов.
«Исследование образцов с комбинацией из 1% стального волокна и 3% нанокремнезема оказалось самым результативным и выявило высокий — на 41% больше, чем у контрольного образца, — рост прочности бетона на сжатие. Также такая комбинация увеличила прочность бетона на растяжение. Благодаря введению стальных волокон и нанокремнезема значительно снижается износ материала. Наличие этого элемента снижает рост микротрещин и улучшает гидратацию, то есть процесс взаимодействия цемента с водой, который приводит к затвердеванию и набору прочности бетона», — рассказал кандидат технических наук, доцент кафедры технических дисциплин по направлению «Строительство» Лысьвенского филиала ПНИПУ Александр Сиянов.
Статья с результатами исследования пермских ученых опубликована в журнале Construction and Geotechnics, том 15 за 2024 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030″, обладателем гранта которой в размере 100 млн рублей ПНИПУ стал в 2021 году.