В XXI в. бетон получит развитие как один из основных материалов для строительства. Уже сегодня применяются более тысячи видов различных бетонов - от особо легких с плотностью 100 кг/м3 - до особо прочных с прочностью более 100 МПа - и большое разнообразие специальных бетонов с разными комплексами свойств.
Сравнительная простота и доступность бетонной технологии, широкая возможность использовать местное сырье и вторичные отходы промышленности и энергетики, низкая энергопотребность производства, доступная стоимость и широкая возможность в воплощении самых разных архитектурно-строительных решений - все это является гарантией широкого применения бетона в строительстве.
Сегодня под термином "бетон" подразумевают широкую гамму различных строительных композитов гидратационного и других видов твердения. Здесь и обычный тяжелый бетон, и легкие ячеистые бетоны, и мелкозернистые бетоны, растворы, мастики, и фибробетоны, и специальные бетоны, в том числе с использованием полимерных компонентов и самых различных вяжущих веществ. Многообразие видов бетона обусловливает его успешное применение в условиях рыночной экономики и технического прогресса.
В современных условиях бетоны становятся многокомпонентными, при их приготовлении широко используются химические модификаторы структуры и свойств, активные минеральные ультрадисперсные компоненты и ряд других эффективных добавок.
В современной технологии бетона с цепью управления структурообразованием, технологией производства и регулированием свойств материала используют:
— композиционные вяжущие на различной основе (на цементе, гипсе, магнезиальных вяжущих и др.), являющиеся многокомпонентными вяжущими низкой водопотребности;
— комплексные модификаторы структуры и свойств, включающие в себя различные химические модификаторы и активные минеральные компоненты, в том числе ультрадисперсные;
— минеральное сырье заполнителей, обеспечивающее получение экономичных и долговечных бетонов;
— интенсивную технологию, обеспечивающую гомогенизацию состава и создание условий оптимального взаимодействия составляющих в процессе образования структуры материала и ее упрочнения
Основу современной технологии бетона составляет создание высококачественного искусственного каменного черепка (искусственного камня), отличающегося высокой дисперсностью, малой дефектностью и устойчивостью структуры, в том числе за счет уменьшения ее перестройки в процессе твердения.
На его основе могут создаваться самые различные качественные бетоны путем вкрапления в структуру материала дополнительных составляющих и ее модификации:
— при введении различных минеральных заполнителей - высококачественные конструкционные бетоны;
— при регулировании воздушной фазы - различные виды облегченных конструкционных бетонов и высококачественных ячеистых бетонов с повышенными теплозащитными свойствами;
— при введении тонкодисперсных минеральных наполнителей и регулировании воздушной фазы - растворы различного назначения; — при введении дисперсных волокнистых материалов - фибробетоны с широким регулированием свойств и возможностей;
— при введении пигментов, специальных каменных материалов и применении особой технологии - различные виды архитектурно-декоративного бетона;
— при введении отходов промышленности - получение бетонов с гарантированной экологической безопасностью одновременно с утилизацией отходов;
— при введении полимерных составляющих получение широкой гаммы П-бетонов, в том числе для ремонта, реконструкции, декоративных цепей и др.;
— при введении специальных компонентов - получение особых видов высококачественных бетонов - электротехнических, защитных и др.;
— при введении напрягающих добавок - получение бетона для самонапряженных конструкций.
В строительстве наряду с традиционными обычными тяжелыми бетонами с прочностью 10 - 50 МПа для различных видов конструкций получают применение новые эффективные виды бетонов: высокопрочные бетоны, бетоны повышенной долговечности, безусадочные, расширяющиеся и напрягающие бетоны, бетоны, приготовленные из литых бетонных смесей, специальные бетоны, в том числе на новых композиционных вяжущих, новые виды легких бетонов и ряд других.
Достижения строительного материаловедения позволили объединить в единый комплекс положительные свойства разных групп бетонов. Так появился новый класс бетонов - высококачественные бетоны. Это многокомпонентные бетоны, в которых используются композиционные вяжущие вещества, химические модификаторы структуры, свойств и технологии, активные минеральные компоненты и расширяющие добавки. Многокомпонентность системы позволяет управлять структурообразованием на всех этапах технологии. Высококачественные бетоны - это не только высокие показатели свойств, но и высокая технология, гарантирующая получение материала высокого качества.
Композиционные вяжущие представляют собой продукт механохимической активации в регламентированных условиях портландцемента или другого вяжущего с химическими модификаторами, содержащими водопонижающий компонент, и минеральными добавками. В качестве модификаторов и активных компонентов могут использоваться следующие вещества и материалы, влияющие на реологию смеси, структуру и свойства материала, кинетику физико-химических процессов, эксплуатационную надежность:
— комплексы химических модификаторов различного назначения;
— дисперсные наполнители-разбавители;
— ультрадисперсные наполнители-уплотнители и активизаторы;
— компоненты, управляющие объемными изменениями структуры;
— компоненты, позволяющие управлять физико-химическими процессами твердения и гарантирующие долговечность бетона;
— компоненты, придающие бетону специальные свойства;
— компоненты, позволяющие совместно с химическими модификаторами управлять реологией бетонной смеси и процессами затвердевания;
— дисперсные волокнистые материалы;
— компоненты, регулирующие внутренее тепловыделение материала.
Современная технология бетона предлагает строителям широкое многообразие бетонов, различного назначения и технологии. В ближайшие годы это многообразие еще увеличится.
На основе новых видов вяжущих и модификаторов получат распространение особобыстротвердеющие бетоны с прочностью через 3...4 часа 40...50 МПа и выше, что обеспечит значительную экономию энергоресурсов в строительстве, бетоны твердеющие при отрицательной температуре до -30C, бетоны со специальными свойствами: защитные, электротехнические, антибактерицидные, жаростойкие и др. Увеличивая разнообразие и объемы применения П-бетонов, в которых сочетание минеральной и органической структур открывает возможности получения материалов с самыми различными свойствами и назначением. Для получения полимер-цементных бетонов для бетонополимеров и бетонов с полимерными заполнителями, наполнителями и волокнами будут использованы новые мономеры и полимеры, новые вяжущие и композиции составляющих, новые технологии получения материалов.
С целью ресурсосбережения и улучшения теплотехнических свойств материала получат большое развитие воздухонаполненные бетоны и изделия. При этом будет увеличиваться степень воздухонаполнения и повышаться качество материалов. Ячеистые бетоны различных способов получения, легкие бетоны на пористых заполнителях, в том числе безобжиговых и полимерных, изделия с сотовой и другими системами сложения дадут возможность использовать более совершенные технологии изготовления, большее разнообразие и многокомпонентность состава и сырья.
Получат распространение виды архитектурного и декоративного бетона: цветные бетоны, бетоны с различной структурой поверхности, бетоны - искусственные камни, не только повторяющие вид ценных отделочных природных камней, но и позволяющие получать новые разновидности отделочных материалов, не уступающих по свойствам природным материалам, бетоны с поверхностной декоративной и защитной отделкой.
Получат распространение биотехнология бетона и новые материалы на ее основе. Процессы, происходящие в природе, станут основой новой отрасли стройиндустрии, производящей экологические чистые и эффективные строительные материалы. Будут созданы керамобетоны, объединяющие особенности двух технологий и расширяющие возможности модификации структуры и увеличения разнообразия свойств материала.
Получат распространение особо тонкие цементы и бетоны на их основе, материалы с массопереносом раствора и его последующей кристаллизацией в порах материала, бетоны с фиксированной первоначальной структурой и уменьшенной усадкой, различные виды пропитанных бетонов, фибробетонов.
Более широкое распространение получат мелкозернистые бетоны. Большая однородность структуры и широкая возможность ее модификации позволяют получать мелкозернистые бетоны самых различных свойств и назначения. Особенностью развития технологии бетона в последние десятилетия является значительное увеличение ее региональной составляющей. Например, из 10 - 12 докторских работ, защищаемых ежегодно в России по строительным материалам, на долю Москвы приходится всего одна - две работы. Остальные - достижение различных регионов страны.
В Санкт-Петербурге успешно развиваются работы по химизации бетона, защитным бетонам, сухим смесям, фибробетону, аэрированным теплозащитным бетонам. В Пензе - по серным бетонам, высокопрочным бетонам, бетонам с использованием грунтового сырья, легким бетонам на местном сырье. В Белгороде - по бетонам на основе отходов горно-обогатительных комбинатов, ряду специальных и дорожных бетонов. В Воронеже - по поробетонам, бетонам на каучуковом вяжущем. В Саранске - по биотехнологии бетонов, по бетонам с каркасной структурой. В Казани - по высокопрочным и водонепроницаемым бетонам для туннелей метро, по новым гипсовым бетонам, по новым добавкам для бетонов. В Уфе - по ударопрочным и коррозионностоким бетонам. В Иванове - по бетонам со специальными декоративными покрытиями. В Ростове-на-Дону - по новым видам фибропенобетона. Много интересного и полезного предлагается и в других регионах. Во всех регионах особое место занимают работы по вовлечению в производство местного природного и техногенного сырья, за счет чего достигается снижение стоимости строительства и увеличение числа рабочих мест
Ю.М. Баженов - президент Ассоциации ученых и специалистов в области строительного материаловедения, доктор технических наук, заслуженный деятель науки Российской Федерации, академик Российской академии архитектуры и строительных наук, академик Международной и Российской инженерной академии.
Статья с сайта www.stroinauka.ru
.jpg)
