Ученые из Кабардино-Балкарского государственного университета имени Бербекова (КБГУ) смогли усовершенствовать формулу сверхпластичного бетона, что позволяет создавать конструкции с необычными и сложными формами без увеличения количества воды. Итоги исследования были опубликованы в издании "Polymer Science, Series D".
В современном строительстве, включая возведение мостов, высотных зданий и тоннелей, часто требуется заливать бетон в плотно армированные или узкие конструкции. Это особенно важно для монолитных зданий, тонкостенных элементов и объектов с непростой геометрией.
Без применения специальных добавок в бетоне могут появляться пустоты (каверны) и трещины, что негативно сказывается на его прочности и долговечности, объясняют исследователи из КБГУ.
Специалисты университета нашли решение, изучив влияние суперпластификаторов – веществ, которые повышают подвижность бетонной смеси без необходимости увеличивать количество воды. Особое внимание в экспериментах уделялось сульфированной меламиноформальдегидной смоле (олигомеру), водорастворимому полимеру, который получают из карбамида или меламина в сочетании с формальдегидом. Этот материал показал наилучшие показатели.
В ходе работы ученые определили оптимальные параметры пластификатора, в том числе длину макромолекул — до 5000 звеньев, и концентрацию — до 10 % по массе. По их словам, это позволило точнее контролировать вязкость раствора и его способность заполнять сложные формы форм.
В отличие от традиционных методов подбора добавок, основанных на эмпирическом подходе, методика КБГУ обеспечивает улучшение свойств бетона за счет целенаправленного изменения структуры полимерных связей. «Наши добавки действуют на молекулярном уровне, уменьшая взаимодействие между цементными и водными частицами», — пояснил заведующий кафедрой органической химии и высокомолекулярных соединений университета Юсуф Малкандуев.
Это позволяет достигать оптимальной консистенции бетонной смеси при пониженном содержании воды, что важно, поскольку излишняя вода приводит к появлению пустот и трещин из-за испарения. Снижение водному компоненту в смеси способствует повышению прочности и плотности готовых изделий.
Кроме того, внедрение этой разработки практически помогает уменьшить риск возникновения трещин и улучшить водоотталкивающие свойства бетона, добавили исследователи.