Бетон и строительные смеси: новые разработки в бетонах, специальных смесях и их применение

Графен и его особенности

Графен – это слой графита (углерода), его толщина равна одному атому (тоньше волоса человека в 1млн раз).

Среди особенностей графена стоит назвать высокую электро и теплопроводность, оптическую чистоту (он не имеет цвета), сверхлегкость (легче воздуха, поэтому на рынке его продают не на вес, а квадратными сантиметрами), отсутствие негативного влияния на живые организмы, сверхпрочность (прочнее стали примерно в 200 раз).

Графен нашел свое применение в электронике, медицине, авиационной и автомобильной промышленности, строительстве, дизайне одежды.

Искусственный графен: материал изготовления

Поскольку стоимость 1 см² чистого графена составляет $ 100 млн., в строительной сфере используется искусственный графен.

Дешевый, но более эффективный искусственный графен сегодя изготавливают из карбита кремния, медной фольги, технического углерода, угля, пищевых отходов, пластиковых отходов, пиролизной золы, отработанных покрышек и сахара.

Улучшенный бетон с графеном

Бетон – это главный строительный материал. В новом составе бетона на долю графена приходится всего 0,05%. Но даже при таком малом количестве, специалисты называют преимущества улучшенной строительной смеси:

• Практически 100% водонепроницаемость;

• На 33% увеличилась максимальная деформация;

• Показатели ударной вязкости выросли на 32%;

• По данным исследований китайского профессора Суфен Донга (2020г), прочность на сжатие бетона с графеном превысила прочность обычного бетона в 120 МПа. Спустя 28 суток прочность бетона возросла еще на 3%.

  В 2021г учеными Белорусского Национального технического университета Леоновичем С.Н. и Потес Т.А. экспериментально доказано, что в течение семи суток прочность на сжатие бетона с графеном возрастает на 63% если концентрация графена равна 0,07% от массы цемента;

• Профессор Дальяньского технологического университета Баогуо Хань (2017г) (Китай) доказал, что сопротивление растяжению у графенового бетона уменьшилось на 20%;

• Смесь с графеном стала легче на 25% по сравнению с обычным бетоном;

• На 25% уменьшилось количество вредных выделений;

Смесь отличает высокая электрическая проводимость. Это свойство позволяет использовать ее с целью обогрева зданий (достаточно тонкого слоя под штукатуркой или полом). Фотоэлектрические панели способствуют выработке электричества.

Ученые презентуют улучшенную адгезию (сцепление) строительных материалов с бетоном, что позволяет говорить об экономичном расходовании смеси и экономии бюджета.

Самодиагностируемая бетонная смесь

Ее называю по-разному: «самокнтролируемая», «пьезорезистивная», «умная». Появление в нем трещин, напряжения, повреждений и деформаций, изменения показателей влажности и температуры фиксируют специальные датчики.

Важно! Чтобы бетон из обычной строительной смеси превратился в самоконтролируемый, умный материал, исследователи рекомендуют обеспечить сохранность структуры графена в ходе производства и обработки бетона.

Эксперты раскрывают перспективы использования самодиагностируемого бетона:

• Для мониторинга компонентов инфраструктуры;

• При изготовлении датчиков веса из бетонных плит для анализа интенсивности движения людей и автомобильного транспорта.

Практическое применение

Великобритания первой в мире рискнула на практике использовать инновационный бетон с графеновой добавкой** Concretene.

Май 2021года – город Эймсбери (в графстве Уилтшир). Здесь, при строительстве спортивного зала, был залит бетонный (цемент, графен, вода) пол. Площадь пола из инновационной смеси составила 700 м².

Позже, в 2022 году, в Манчестере, строительная компания, с целью контроля интенсивности движения и величины нагрузок, заложила бетонную плиту при подъезде к GEIC.

и фальшпол в Mayfield Depot, культурном пространстве, где проводятся роликовые дискотеки.

Из отчетов британской строительной компании «Nationwide Engineering» следует, что при проведении работ:

• Использовалось имеющееся стандартное оборудование;

• Были задействованы ранее работавшие специалисты (без прохождения переподготовки);

• Перед началом работ удалена вся стальная арматура;

• Почти на 30% снизился уровень углеродного следа;

• При строгом соблюдении действующих стандартов, компания израсходовала бетона на 30% меньше, чем было изначально заложено в проектно-сметной документации;

• Экономия по обустройству бетонных полов составила около 20%.

В 2022 году к Англии присоединилась Германия. В Дрездене из инновационного бетона построен The Cube. Одноэтажное здание в 220 м² разместилось на площади, занимаемой Техническим университетом. Его сотрудники стали соавторами архитектурного бюро HENN, в проектировании полноценного учебного корпуса.

В Белоруссии инновационный бетон с графеном, к сожалению, все еще не может найти своего практического применения.