Учёные из Кабардино-Балкарского государственного университета имени Бербекова (КБГУ) смогли усовершенствовать рецепт сверхпластичного бетона, позволяющего создавать конструкции с необычными и сложными формами без необходимости увеличения количества воды. Итоги исследования опубликованы в издании "Polymer Science, Series D".
В современной строительной индустрии, включая возведение мостов, высотных зданий и тоннелей, часто требуется заливка бетона в сильно армированные элементы или узкие опалубки. Особенно это важно при возведении монолитных зданий, легких тонкостенных элементов и конструкций сложной конфигурации.
Как отметили эксперты КБГУ, без применения специальных добавок бетонная смесь склонна к образованию пустот и трещин, что негативно сказывается на прочности и долговечности построек.
Для решения этой проблемы учёные подробно исследовали применение суперпластификаторов на основе органических смол, которые позволяют повысить подвижность бетонной смеси без увеличения водоцементного отношения. В ходе испытаний наилучшие показатели показала сульфированная меламиноформальдегидная смола — олигомер, представляющий собой водорастворимый полимерный материал, получаемый из формальдегида и карбамида или меламина.
В процессе работы специалисты выявили оптимальные характеристики состава пластификатора, подобрали длину макромолекул — до 5000 звеньев — и их массовую долю — до 10%. Это дало возможность с высокой точностью регулировать текучесть бетонной смеси и её способность заполнять сложные формы.
В отличие от традиционного подхода, когда добавки подбирались эмпирически, новая методика КБГУ обеспечивает улучшение качеств материала благодаря контролируемым изменениям в структуре полимерных связей. «Наши добавки воздействуют на молекулярном уровне, снижая взаимодействие между цементными частицами и водой», — пояснил заведующий кафедрой органической химии и высокомолекулярных соединений КБГУ Юсуф Малкандуев.
По его словам, благодаря уменьшенному содержанию воды в смеси (в противном случае при испарении образуются пустоты и трещины) достигается оптимальная консистенция, что существенно повышает качество конечного бетонного изделия. Меньшее количество воды способствует созданию более прочных и плотных конструкций.
Помимо этого, внедрение данной технологии снижает риск возникновения трещин и улучшает водоотталкивающие свойства материала, отметили исследователи.