29 августа 2018 года была запатентована новая разработка – электропроводящий бетон.

Что называется электропроводящим бетоном.

Дадим определение такому современному материалу. Электропроводящий бетон – это современный вид бетона, который имеет способность проводить электроток. Традиционные виды бетона являются диэлектриками (не проводят электроток). В состав новой разработки ученых из ДФУ введены проводящие наполнители (проводящие ток компоненты). Такой бетон получил название карбонового бетона.

Особенности разработки ученых.

Интересно то что в состав бетона ученые включили не дорогие карбоновые нанотрубки, а дешевые по цене карбоновые наночастицы. Такие наночастицы – побочный продукт переработки угля разрядами электротока в плазменном реакторе. Автором технологии является профессор Сергей Буянтуев из ВСГУТУ. Наночастицы карбона при застывании материала работают как центры кристаллизации. Это придает бетону большую плотность по сравнению с обычным материалом. Он также менее пористый, а как следствие пропускает меньше влаги, пара и отличается длительным сроком службы.

Благодаря тому что процесс производства современного материала автоматизирован он очень дешевый. А также на стоимость оказывает влияние то, что при его производстве добавляются отходы производства и отходы переработки гранита. Кроме того, это экологически чистый материал, особенно если сравнивать с обычным бетоном.

Состав «электрического» бетона.

В базовый состав электропроводящего бетона входят следующие компоненты:

1. Портландцемент и вода — основа, формирующая цементный камень.

2. Мелкий и крупный заполнитель: песок и гравийный или гранитный щебень, создающие структуру – однородный каркас материала.

3. Проводящий наполнитель – наночастицы карбона. Также могут использоваться графитовый порошок или стальная фибра. От них зависят электрофизические качества материала.

4. Пластифицирующие и диспергирующие добавки. Химические компоненты. Они обеспечивают равномерное распределение частиц наполнителя в смеси и предотвращающие слипания.

Технология производства токопроводящего бетона.

В основе технологии, которую и разработали ученые ДФУ, является достижение «порога просачивания» (перколяции). В объеме высококачественного материала формируется непрерывная трёхмерная сетка из частичек проводящего наполнителя, которая и является проводником электротока.

В процессе изготовления такого материала требуется точно дозировать компоненты входящие в его состав и гомогенизации смеси. Неравномерность компонентов входящих в состав электропроводящего бетона или недостаточная концентрация наполнителя не даст получить электрофизические свойства.

Свойства такого бетона.

1. Первое и самое главное свойство, определяющее электрофизические характеристики материала – это его проводимость. При прохождении электротока через структуру материала выделяется теплота. Таким образом плиты из такого бетона можно использовать в качестве элементов нагрева. Это свойство нашло уже широкое применение в быту.

2. Второе качество – мониторинг структуры. Такой высокотехнологичный материал может использоваться в качестве датчика состояния строения из бетона. Любые напряжения, вибрации или образование трещин на поверхности материала меняют состав внутренней электропроводящей структуры. Это приводит к тому, что меняется электрическое сопротивление материала. Это измеряемая величина. Таким образом с помощью простых измерений можно отслеживать состояние бетонного сооружения – здания. Можно делать прогноз его остаточного ресурса. Это помогает выявить дефекты на ранних стадиях.

Применение такого инновационного материала.

Современный материал – электропроводящий бетон нашел широчайшее применение в решении задач как в гражданском, так и промышленном строительстве. Перечислим основные сферы использования электропроводящего бетона:

1. «Электрический» бетон нашел широкую сферу применения в обустройстве «теплого пола». Такой пол может укладываться как в жилых, так и в коммерческих зданиях. Равномерный нагрев всей поверхность пола.

2. Противообледенительные поверхности. Это исключает необходимость использования опасных химреагентов и труда человека. Покрытие дольше служит.

1. Прогревание конструкций зимой. Это позволяет вести строительные работы как летний, так и в зимний период.

2. Другие сферы применения инновационного материала.