Модифицированная базальтовая микрофибра

Фиброволокно, используемое для армирования бетона, позволяет повысить его прочность, устойчивость к резким перепадам температур и агрессивным средам. Наиболее приемлемым для данных целей является базальтовое волокно, превосходящее по некоторым показателям стеклянные и полипропиленовые микрофибры. Кроме того, оно не способно вызывать коррозию, существенно легче аналогичного стального и его цена ниже. К его достоинствам следует отнести высокие показатели прочности на разрыв, упругости, истираемости, химстойкости, термостабильности и адгезии.

Базальтовое фиброволокно

Благодаря наномодификации (покрытии поверхности фиброволокна углеродными астраленами) базальтовое волокно обрело новые достоинства: расширен диапазон климатических условий его использования, усовершенствованна механика работы волокна в материале.

Микрофотография явления агломерации астраленов на углеродных нанотрубках

Химические процессы, которые инициируются астраленами, приводят к интенсификации взаимодействия между окружающими веществами и микрофиброй, в результате весь материал крепко сцепляется в единое целое.

По проводимым исследованиям, где критерием оценки нового материала являлся показатель усадки, было выяснено, что относительная деформация усадки образца, содержащего наномодифицированую микрофибру, значительно меньше (на 50%). Следовательно, что конструкция, для изготовления которой применена микрофибра, покрытая астраленами, будет менее подвержена деформации во время застывания и высыхания бетона. Для обеспечения равномерного распределения наномодифицированных базальтовых волокон по всему объему бетонной смеси, необходимо увеличить длительность процесса перемешивания.

Преимущества стройматериалов, изготовленных с применением модифицированной базальтовой микрофибры заключаются в следующем:

· Увеличение прочности на изгиб, сжатие, разрыв, растяжение не зависимо от температуры рабочей среды (диапазон температуры применения нанодобавки от 260°С до +750°С).

· Деформация усадки минимальна.

· Повышается устойчивость к воздействию низких и высоких температур и механическим воздействиям.

·  Улучшение свойств водонепроницаемости и устойчивости к агрессивным средам.

· Значительно возрастает срок службы.

Сравнение экспериментальных данных образца бетона с добавлением обычной базальтовой фибры (1) и модифицированной (2)

Область применения наномодифицированных фиброволокон зависит от их размеров - длина волокон должна быть менее 0,5 мм. Благодаря таким размерам возможно использование базальтовой микрофибры не только при изготовлении кирпича, плитки тротуарной, газо- и пенобетонов, но и покрытий, которые наносятся с помощью пневмонабрызга.

Главная слабость бетона заключается в приобретении микротрещин на стадии изготовления. В процессе эксплуатации они развиваются и раскрываются. С помощью технологии наноструктурирования бетона возможно препятствовать возникновению трещин на наноуровне, а при использовании наномодифицированной фибры - на микроуровне.

На фотографии: а - структура обычного цементного камня; б -камень, после добавления нанотрубок

Применение нанотехнологий в строительной сфере заключается в изобретении наномодифицированного фиброволокна, а создание нанобетонов является одной из областей его использования.

Бетон, содержащий данную добавку, носит следующее название: бетон легкий наноструктурированный (БЛН). За счет малого веса бетона и высокой несущей способности были ощутимо сокращены расходы по армированию (около 30%). Стало возможным сделать мене массивным фундамент, т.к. нагрузка на него с использованием легкого нанобетона уменьшилась. Сооружения, при возведении которых использовался БЛН, имеют хорошую гидроизоляцию и низкую пожарную опасность. Надежность таких зданий высока, поэтому нонобетон рекомендуется использовать в сейсмоопасных регионах.

БЛН возможно изготовить самостоятельно на специальной площадке, путем добавления в материал ССГД. Основные параметры данного бетона будут варьироваться в диапазонах:

Физико-механические показатели легкого наноструктурированного бетона в возрасте 28 дней

Композиционные покрытия

Помимо разработки наномодифицированного бетона, используя ранее полученный опыт, стали создавать покрытия, содержащие в своем составе нанокомпоненты. В результате проделанной работы было получено «Самоуплотняющееся многослойное композиционное противовандально-декоративное и антикоррозионно-гидроизолирующее покрытие ЭпоксиПАН». В состав этих покрытий входят как отдельные углеродные наночастицы, так и нономодифицированная микрофибра. Благодаря этим добавкам, во время нанесения покрытия происходит микродисперсное самоармирование, из-за чего поверхность становится плотнее и получает свойства, характерные для наноструктурированных материалов.

Для того чтобы покрытие проникло глубже в материал, необходимо предварительно обработать его специальной грунт-пропиткой, для металлических изделий применяют праймер. Благодаря этому практически отсутствует граница между нанопокрытием и основанием, а конструкция, подверженная обработке, ведет себя как единое целое. Такие конструкции обладают хорошей морозостойкостью, водонепроницаемостью, трещиностойкостью, устойчивостью к ультрафиолету; в них увеличивается пожаробезопасность и повышается стойкость к воздействиям агрессивных сред и коррозии.

Водоотталкивающая способность строительного блока, обработанного покрытием с нанодобавками

При применении таких покрытий бетон перестает разрушаться, а металл-ржаветь. Добавив в состав покрытия колер, становится возможным использовать его для декоративных целей в качестве отделки, при этом строению будут придаваться антикоррозийные и гидроизоляционные свойства, повысится его износостойкость.

Значимым достижением в области нанопокрытий стала имитация эффекта лепестков лотоса неуязвимых к воздействию воды. В результате в Пекине появилось здание, купол которого выполнен из стекла и титана и обработан нанопокрытием, которое не подвержено загрязнению и смачиванию осадками.

Наноиновационная пленка

Еще одним открытием в сфере строительства стала наноивационная пленка, предназначенная для защиты цветных пластиковых окон инфракрасного излучения. Такие пленки способны отражать до 80% инфракрасных лучей, т.к. в их состав входят особые пигменты, благодаря которым сами окна и помещение защищены от перегрева. В результате их применения может быть продлен срок службы конструкций и существенно снижены расходы, связанные с кондиционированием помещения. Достоинствами наноиновационной пленники являются ее способность покрывать любые по сложности геометрии ПВХ-профили и копировать их формы, способность придавать стеклу визуальный 3D-эффект.