Ученые КБГУ улучшили рецепт сверхпластичного бетона, что позволяет создавать конструкции сложных форм без добавления избыточной воды.
Результаты были опубликованы в журнале «Polymer Science, Series D». Современные строительные проекты, такие как мосты, высотные здания и туннели, часто требуют заливки бетона в плотно армированные конструкции или узкие формы. Это особенно важно при возведении монолитных зданий, тонкостенных конструкций и сложных геометрий. Без специальных добавок бетон может формировать пустоты и трещины, что уменьшает прочность и долговечность построек, отмечают исследователи Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х. М. Бербекова.
Специалисты вуза нашли решение этой проблемы, исследуя использование суперпластификаторов (добавок, увеличивающих текучесть бетона без лишней воды) на основе органических смол. В ходе экспериментов было установлено, что сульфированная меламиноформальдегидная смола (олигомер), представляющая собой водорастворимый полимерный материал, получаемый из карбамида или меламина и формальдегида, демонстрирует наилучшие результаты.
Ученые определили оптимальные параметры состава этого пластификатора, подобрали необходимую длину макромолекул (до 5000 единиц) и пропорции (до 10 процентов по массе). По их словам, это позволило точнее управлять текучестью бетонной смеси и ее способностью заполнять сложные формы. В отличие от традиционного подхода, когда добавки подбирались «на глаз», методика исследователей КБГУ обеспечивает улучшение характеристик материала за счет контролируемого изменения структуры полимерных связей.
«Наши добавки действуют на молекулярном уровне, уменьшая взаимодействие между частицами цемента и воды. Это позволяет достичь оптимальной консистенции смеси при меньшем содержании воды, что принципиально важно для качества готового бетона», — сообщил заведующий кафедрой органической химии и высокомолекулярных соединений КБГУ Юсуф Малкандуев.
По его словам, низкое содержание воды делает бетонные конструкции более прочными и компактными. Кроме того, практическое применение разработки способствует снижению вероятности образования трещин и улучшению водоотталкивающих свойств, отмечают авторы исследования.
«Применение суперпластификаторов позволяет учитывать и оптимизировать экологические и экономические аспекты при строительстве. Их выбор должен соответствовать требованиям конкретного проекта и его особенностям», — добавил Малкандуев.
В ходе исследования использовались методы синтеза новых олигомерных соединений (по контролируемым длинам макромолекул, находящихся между мономером и полимером), которые являются исходным сырьем для получения новых суперпластификаторов.
На данном этапе перед специалистами КБГУ стоит задача проведения дальнейших исследований и экспериментальной проверки полученных результатов в промышленных условиях. Для производства материалов будут использоваться олигомерные материалы, которые можно синтезировать в больших объемах.
Исследования проводились при поддержке Минобрнауки и Российского Фонда фундаментальных исследований.
Фото: hi-tech.mail.ru