Учёные решили проблему разрушения бетона

Учёные Донского государственного технического университета (ДГТУ) разработали новый компонент для бетона, повышающий его прочность и способность деформироваться. По мнению экспертов, это поможет решить проблему преждевременного разрушения бетонных конструкций. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Applied Sciences (Switzerland).

Необходимость изменить состав бетона, чтобы улучшить его качество и задать ему нужные свойства, остро стоит в строительной сфере. Как рассказали авторы исследования, это связано с тем, что при всех преимуществах у этого материала есть серьезные минусы, например, низкая трещиностойкость.

«Разрушение бетона в железобетонных конструкциях является наиболее опасным, поскольку оно может привести к внезапному и прогрессирующему разрушению всего здания или сооружения» — пояснил проректор по учебной работе и подготовке кадров высшей квалификации ДГТУ профессор Алексей Бескопыльный.

Разработанный учёными материал состоит из цементной матрицы с равномерным распределением по всему объему специальных волокон различного размера и состава: из стали, полипропилена и базальта. Они влияют на способность бетона деформироваться, то есть делают его более прочным и устойчивым.

Это волокно представляет собой небольшую стальную скобу, изогнутые края которой сопротивляются растяжению и препятствуют локальному разрушению бетона. Исследования показали, что увеличение прочности на сжатие и при изгибе в фибробетоне, изготовленном с применением таких волокон, может составить до 80% относительно стандартного материала.

Кроме того, учёные установили, что при производстве бетона важны не только определенные пропорции дополнительных компонентов, но и порядок введения их в смесь.

«Вводить волокна в цементную матрицу нужно перед добавлением крупного заполнителя, например, щебня. Это позволяет компоненту равномерно распределиться по всему объему цементного камня. Если нарушить порядок введения волокон и добавить их уже к смеси цемента и щебня, волокна могут разрушиться и ожидаемый эффект не будет достигнут» — сказал доцент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» ДГТУ Сергей Стельмах.

По его словам, важен и размер самих волокон: небольшие повышают прочность материала, а при достаточном количестве и правильном распределении они смогут сдерживать разрушающие деформации и повышать теплоизоляцию, к тому же они наиболее удобны в работе. В зависимости от того, какую конструкцию планируется возводить, бетону можно придавать различные свойства.

«Далеко не всегда прочность выступает главным качеством конструкции. Иногда деформативность может обеспечить большую надежность конструкции, так как высокопрочные материалы хрупки и практически лишены пластичности. А неудобоукладываемый бетон может привести к недоуплотнению, нарушению структуры и вовсе к разрушению всей конструкции» — отметил доцент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» ДГТУ Евгений Щербань.

Авторы исследования также предложили изменить смесь для бетона. Обычно она состоит из цемента и щебня, но щебень заменили керамзитом — материалом, обладающим высокой пористостью. Это сделало бетон легче и повысило его теплоизоляционные свойства.