Каждая эпоха накладывает свой отпечаток на архитектуру городов. Изменениям подвергается не только внешний облик зданий, но и составляющие элементы. Наиболее актуален сегодня вопрос производства инновационных строительных материалов, отвечающих характеристикам прочности, экологичности, быстроты и простоты изготовления.
«Чистое» строительство в короткие сроки
Ученые Южно-Уральского государственного университета как раз и занимаются созданием таких экоматериалов — высококачественных и безопасных для окружающей среды. «Разработка технологии производства строительных конструкций из магнезиального бетона, армируемого композитной арматурой» — проект-победитель конкурса «Научный потенциал», проводимого в рамках программы повышения конкурентоспособности российских вузов. Главная цель проекта — создание нового строительного материала с повышенными качественными характеристиками. Автор исследования, аспирант Архитектурно-строительного института ЮУрГУ Галина Аверина рассказала о свойствах магнезиального бетона, армируемого композитной углепластиковой арматурой.
«Мы разрабатываем материал, в котором в качестве вяжущего используются модифицированные магнезиальные отходы огнеупорных и горнодобывающих производств вместо наиболее популярного на сегодняшний день вяжущего — портландцемента. Основным преимуществом использования нового вида вяжущего мы считаем его способность быстро набирать высокую прочность. Цикл производства изделий на основе магнезиальных вяжущих занимает всего сутки, в то время как портландцементные бетоны набирают отпускную прочность в лучшем случае через двое суток. Еще одно преимущество заключается в том, что магнезиальный бетон набирает прочность при нормальных условиях и не требует специальной тепловлажностной обработки. Такая обработка, как известно, повышает себестоимость готового изделия не менее чем на 30%. Если мы говорим о производстве высокопрочных бетонов, то с применением магнезиального вяжущего, показателей прочности от 60 до 80 МПа можно будет достигнуть без специальных дорогостоящих добавок. Таким образом, не сложно вычислить, что получение магнезиального тяжелого бетона и конструкций на его основе будет обходиться дешевле».
Чистый продукт – чистая атмосфера
Производство магнезиального вяжущего подразумевает низкотемпературный обжиг. Другими словами, оно более дружелюбно для окружающей среды за счет меньшего выброса углекислого газа в атмосферу. Разработка технологии производства армируемых изделий на основе магнезиальных вяжущих позволит существенно расширить область их применения в строительстве, что ускорит процесс переработки отвалов отходов магнезиальных производств. В результате разрабатываемый материал, помимо высоких качественных характеристик, будет обладать высокой экологической эффективностью.
.jpg)
Фото: Бетонный образец с углепластиковой арматурой
«Магнезиальный бетон практически не отличается от обычного, — отмечает Галина Аверина. — Мы исследуем возможность его армирования. Армирование — это способ увеличения несущей способности конструкции материалом, имеющим повышенные прочностные свойства относительно основного материала изделия. Например, бетон имеет высокие прочностные показатели при нагрузках на сжатие, но, в то же время, очень незначительные, если дело доходит до изгибающих нагрузок. Другими словами, если бетонная плита лежит на двух опорах, она может сломаться даже под тяжестью собственного веса. Если же она лежит на ровной поверхности, то ее можно нагружать сколько угодно в пределах проектной прочности. Стальная арматура вводится в тело бетона для того, чтобы плита могла свободно выдерживать изгибающие нагрузки. Говоря о магнезиальных вяжущих, необходимо отметить, что специфика состава вяжущей системы материала исключает применение металлической арматуры. Поэтому мы исследуем возможность использования в магнезиальном бетоне углепластиковой арматуры, которая обладает качественными свойствами, не уступающими стальной арматуре».
.jpg)
Фото: Испытанные образцы-кубы пробного состава бездобавочного магнезиального бетона
«В огне не горит»: свойства магнезиального бетона
На сегодняшний день по данной теме опубликованы 3 статьи в научных журналах, индексируемых в базе данных Scopus («Institutes of Physics: Conference Proceedings», «MATEC Web of Conferences», «IOP Conference Series: Materials Science and Engineering»). В настоящий момент команда ученых Архитектурно-строительного института занимается разработкой оптимального состава тяжелого бетона с наименьшими затратами наиболее дорогого его компонента — вяжущего. Следующим этапом станет исследование принципов взаимодействия углепластиковой арматуры с магнезиальным вяжущим. Также планируется определение стойкости арматуры в среде насыщенных солей. Эти исследования позволят ответить на вопрос о том, как она будет себя «чувствовать», находясь в теле магнезиального камня.
Еще одно преимущество данного строительного материала, помимо названных выше, заключается в том, что его изготовление требует меньших трудовых и временных затрат. Помимо всего прочего, магнезиальный бетон обладает высокой износостойкостью и стойкостью к воздействию различных органических сред, таких как масло, бензин, нефтепродукты и т. д. Материал является биостойким (т. е. не поддерживает рост плесневых грибков) и водостойким, что позволяет использовать его при строительстве гидротехнических сооружений. Безискристость магнезиального бетона исключает возникновение пожаров и взрывов в зданиях промышленных производств повышенного класса опасности. Данные свойства материала свидетельствуют о его перспективности для строительного рынка и широких возможностях применения.