Он, конечно, может казаться серым и скучным, но бетон из цемента по-прежнему остается самым распространенным материалом, используемым в строительстве.

И в настоящее время, когда перед нами встает проблема затрат на модернизацию изнашивающихся мостов и других сооружений, он привлекает значительное внимание научного сообщества. Более износостойкий бетон способен сэкономить миллионы долларов.

Д-р Лейла Раки и ее коллеги из Института исследований в области строительства Национального исследовательского центра нашли способы придать обычному бетону, изготавливаемому из портландцемента, большую гибкость и способность поддаваться обработке. С помощью нанотехнологии они нашли способ  недопущения образования трещин в бетоне по мере старения цемента, это крайне необходимое изобретение для Канады, где огромный ущерб наносит воздействие экстремального тепла, холода и соли.

С 2005 г. д-р Раки возглавляет междисциплинарный коллектив, задачей которого является обеспечение строительной промышленности материалами на основе нанотехнологии. Деятельность коллектива, в основном, сосредоточена на разработке новых цементов, добавок и бетонов.

 
Суровый климат Канады наносит тяжелый урон дорогам и зданиям

"С годами мы начали понимать, что происходит, когда мы изменяем состав смеси, добавляем другие материалы, а также замедляем или ускоряем химические процессы, с помощью которых образуется бетон", - говорит д-р Раки. - "Но прежде чем мы смогли производить эксперименты с различными добавками и различной продолжительностью реакций, мы должны были понять, что же происходит на молекулярном уровне".

Д-р Раки сосредоточила основное внимание на фазе гидратации цемента, поскольку именно она, во многом, управляет микро- и макросвойствами бетона. Схватывание и твердение цемента вызывается водосодержащими компаундами, или гидратами, которые образуются за счет реакции между компонентами цемента и водой. "В результате реакции образуется гидрат силиката кальция", - говорит д-р Раки. - "Мы хотели посмотреть, как этот гидрат взаимодействует с различными органическими добавками на наноразмерном уровне для того, чтобы узнать, как можно решить проблемы износостойкости бетона".

Коллектив д-ра Раки экспериментировал с добавлением промышленных попутных продуктов, включая золу уноса и тонкий кремнезёмный порошок. Такая практика позволяет уменьшить объем углеродных выбросов за счет сокращения энергопотребления, которое потребовалось бы при добыче новых материалов. Эти добавки позволяют создавать более плотный и более долговечный бетон, но некоторые из этих добавок могут, в то же время, замедлять твердение. Поэтому исследователи и обратили свое внимание на добавки из наночастиц, которые уравновешивают более медленное твердение при сохранении твердости.

"За счет добавления наночастиц к цементным смесям, в состав которых входит зола уноса, мы смогли ускорить процессы гидратации и твердения при заполнении пор", - говорит д-р Раки. - "Это важно, поскольку цементные поры являются проводниками солей и прочих химических веществ, которые внедряются в бетон и разрушают его. Мы также значительно повысили износостойкость бетона за счет добавления углеродных нанотрубок, которые препятствуют развитию трещин".

Одной из проблем строительной отрасли является управление продолжительностью смешивания цемента и его доставкой на площадку. Если бетономешалка застревает в пробке, цемент затвердевает прямо в машине. Для того чтобы решить эту проблему, д-р Раки и ее коллектив разработали и запатентовали «суперпластификатор» с управляемым высвобождением, который способен ускорить или замедлить гидратацию (фазу схватывания) цемента. Производители цемента смогут более точно оценивать продолжительность процесса гидратации так, чтобы бетон мог быть использован в нужное время.

"Химическая компания, являющаяся мировым лидером, скоро начнет испытания нашей рецептуры со своими собственными добавками", - говорит д-р Раки. -  "Если окажется, что наша формула работает, нам понадобится деловой партнер для ее запуска в промышленное производство".

C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка добавок для бетонов, цемента, ССС можно познакомиться в отчетах Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок добавок для бетонов, цемента и сухих строительных смесей в России».

www.newchemistry.ru