Ученые Пермского Политеха нашли способ сделать легкий бетон прочнее на 41%

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°C, после чего его прочность может снижаться. Ученые Пермского Политеха 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.

Статья опубликована в журнале «Construction and Geotechnics» том 15, 2024 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Значительно улучшить физико-механические свойства бетона можно путем разработки нового состава или изменения структурных компонентов. Как правило, повышение прочности достигается его армированием. В исследовании политехники стремились обеспечить улучшение механических свойств и защиту от воздействия высоких температур.

Ученые ПНИПУ предложили, помимо армирования легкого бетона стальным волокном, изменять его состав путем добавления нанокремнезема. Политехники исследовали прочность бетона, закономерности его механического разрушения, выявили физические процессы реакции материала.

Всего исследовано 36 образцов, разделенных на четыре группы: контрольный образец легкого бетона без дополнительных элементов; отдельные смеси бетона со стальными волокнами и нанокремнеземом. Последняя группа сочетала в себе оба варианта. Все они подвергались воздействию высоких температур в печи при режимах 250, 400 и 550°C.

— 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, — поделился кандидат технических наук, доцент кафедры технических дисциплин по направлению «Строительство» Лысьвенского филиала ПНИПУ Александр Сиянов.

Ученые Пермского Политеха предложили включить стальное волокно и нанокремнезем для улучшения свойств легкого бетона при силовых и тепловых воздействиях. Исследование показало, что комбинация таких компонентов значительно повышает сопротивляемость материала на действие высоких температур и возможных нагрузок. Полученные результаты важно учитывать при проектировании высотных зданий и большепролетных мостов.

По материалам сайта Пермского Политеха