40. Тенденция в разработке новых строительных материалов.

way of use improved technological methods

Рассматривая в хронологическом порядке развитие технологии и техники

производства бетонов с 2000 по 2007 г.г. следует отметить статьи [1,2] акад. РААСН,

Ю.М. Баженова посвященных анализу развития бетоноведения в конце XX века и начале

текущего десятилетия. В частности, в статье [1] освещаются вопросы связанные с

появлением бетонов нового поколения относящихся к особому классу композитов

гидрационного твердения, свойства которых наряду с их составом определяются также

технологией получения и последующего твердения.

Особенностью новых технологий является эффективное воздействие на

структурообразование бетона, как композитного материала, на всех этапах производства.

Подготовка и выбор материалов, проектирование состава в соответствии с проектными

требованиями к строительным изделиям, приготовление смеси и формование изделий,

первоначальная выдержка и схватывание, последующее твердение - все эти этапы

увязываются в единый комплекс. Наиболее ярким примером возможностей современной

технологии бетона явилось создание и освоение в строительстве высококачественных

бетонов, выбор комплекса сырья и технологии получения которых определяется

требованиями к бетону и технологии изделий из него. В результате достигаются высокие

показатели свойств бетона и многовариантность технологических решений.

Появление высококачественных бетонов открывает новую эру в возведении зданий

и сооружений. Уже сегодня с использованием высококачественного бетона возводятся

высотные здания с каркасом из монолитного бетона, большепролетные мосты,

железобетонные платформы для добычи нефти на морском шельфе, подземные «мини –

города», сооружения с применением архитектурно- декоративного бетона и железобетона,

специальные сооружения и многие другие объекты.

В цитируемой ниже статье [2], излагаются перспективы развития технологий

производства новых эффективных бетонов в ХХI веке. В новом веке теория, технология и

практика применения бетонов получат дальнейшее развитие, сохранив за ними ведущее

положение среди других строительных материалов.

Наиболее полно современные возможности технологии бетона отражены в создании

и производстве высококачественных, и в частности долговечных бетонов. Отмечается, что

в реальных условиях прогнозируемый срок службы таких бетонов превышает 200 лет.

Возможно получение супердолговечных бетонов со сроками службы до 500 лет, что

подтверждается исследованиями японских ученых.

Из различных видов бетонов расширится применение мелкозернистого бетона. Этот

вид позволяет получать высококачественную структуру материала, отличается высокой

технологичностью, позволяя сравнительно просто изготавливать различные изделия. Его

несомненным достоинством является использование местных дешевых песков, что

позволяет снизить стоимость бетона на 15-20% по сравнению с крупнозернистыми

бетонами на щебне.

Для получения наилучших результатов при производстве новых видов бетонов,

изделий и конструкций из них, получат развитие интенсивные технологии бетонов. В них

будут использованы механохимическая активация сырьевых смесей, скоростные

смесители, в том числе двухкамерные, баротермическое воздействие, электроимпульсные

и волновые технологии, литье, компьютерное управление технологией и качеством

материалов, и другие технологические приемы [5,6,7,8,9,10,11]. Будет происходить

постепенное замещение обычных традиционных марок бетона многокомпонентными

бетонами.

Предлагаемая [12] принципиально новая газодинамическая ударно-волновая

технология (ГУВТ), не использовавшаяся ранее в строительной технике, позволяет

регулировать динамическое воздействие в заданных пределах на различных этапах и

стадиях обработки бетонной смеси. Технология основана на преобразовании тепловой

энергии, выделяющейся при быстром сгорании (детонации) порций газовой или

аэрозольной топливной смеси в ударно – волновых газодинамических устройствах

(УВГУ). Реализация ГУВТ дает возможность, в частности, уплотнения жестких бетонных

смесей, что является практически неразрешимой проблемой при применении

традиционных технологий.

В настоящие время, в области разработки и применения новых строительных

материалов, в том числе и бетонов сделан значительный прорыв. Особенно необходимо

отметить здесь достижения немецкой и японской науки. Например, открытие нанотрубок

в Японии в 1991 г, прочность которых превосходит прочность стали почти в 100 раз, а по

размером они в 50×10

3

раз тоньше человеческого волоса. Эти трубки устойчивы к

коррозии.

Эксперименты показали, что применение нанотрубок в качестве нанофибр

значительно увеличивает прочность бетона. Так, согласно [3], введение в состав бетона

углеродных нанотрубок повышает его прочность на сжатие до 200 Н/мм

2

и выше.

Сообщается также, что в лабораторных условиях получен бетон прочностью на сжатие

около 500 Н/мм

2

, что превышает такой же показатель для стали.

Кроме наночастиц, в качестве мелкодисперсных добавок в бетоны, повышающих их

прочность, используются также микрокремнезем и жидкое стекло [4].

В настоящее время для изучения сложных технических систем и процессов

используют метод системного анализа как обобщенный метод поиска новых технических

решений.

В основу научного подхода совершенствования смесительных машин могут быть

положены следущие принципы:

-изучение и анализ конструктивной эволюции, позволяющие набрать необходимую

сумму факторов для формулирования закономерностей строения и развития, которые

значительно облегчают поиск новых технических решений;

-изучение и анализ физико – химических и гидродинамических процессов

смешивания, позволяющие находить новые физические эффекты, повышающие

интенсивность и эффективность процесса, и создавать их физические и математические

модели;

-исследование процессов смешивания для определения рациональных

геометрических и кинематических параметров как смесителей в целом, так и их

отдельных элементов;

-разработка методов расчета типовых конструкций смесителей нового поколения.

Пути реализации закона прогрессивной конструктивной эволюции смесителей:

-определение рациональных геометрических и кинематических параметров рабочих

органов и основных функциональных элементов;

-повышение степени свободы перемешения рабочих органов;

-использование физических принципов действия с более дешевыми и доступными

источниками энергии;