Ученые КБГУ создали сверхпластичный бетон

Улучшить рецепт сверхпластичного бетона для создания конструкций сложных форм без добавления лишней воды смогли ученые КБГУ. Результаты опубликованы в журнале “Polymer Science, Series D” (https://doi.org/10.1134/S1995421224701478).

Современные строительные проекты (мосты, высотные здания, туннели) часто требуют заливки бетона в плотно армированные конструкции или узкие формы. Это особенно актуально при возведении монолитных зданий, тонкостенных конструкций и конструкций со сложной геометрией. Без специальных добавок бетон может образовывать пустоты  (каверны) и трещины, что снижает прочность и долговечность сооружений, рассказали исследователи Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова (КБГУ).

Специалисты вуза предложили решение этой проблемы, проанализировав использование суперпластификаторов (добавок, повышающих текучесть бетона без лишней воды) на основе органических смол. В ходе экспериментов было установлено, что сульфированная меламиноформальдегидная смола (олигомер), которая представляет собой водорастворимый полимерный материал, получаемый из карбамида или меламина и формальдегида, демонстрирует наилучшие результаты.

Ученые определили оптимальные параметры состава этого пластификатора — подобрали нужную длину макромолекул (до 5000 единиц) и пропорции (до 10 масс. %). По их словам, это позволило более точно управлять текучестью бетонной смеси и её способностью заполнять сложные формы. В отличие от традиционного подхода, когда добавки подбирали “на глаз”, методика ученых КБГУ, по их словам, обеспечивает улучшение характеристик материала за счёт контролируемого изменения структуры полимерных связей.

“Наши добавки работают на молекулярном уровне, снижая взаимодействие между частицами цемента и воды. Это позволяет добиться оптимальной консистенции смеси при меньшем содержании воды (за счет ее испарения образуются пустоты и трещины), что принципиально важно для качества готового бетона”, — рассказал заведующий кафедрой органической химии и высокомолекулярных соединений КБГУ Юсуф Малкандуев.

По его словам, низкое содержание воды позволяет сделать конструкции из бетона более прочными и компактными. Кроме того, практическое применение разработки позволяет снизить вероятность образования трещин и улучшить водоотталкивающие свойства, рассказали авторы исследования.

“Использование суперпластификаторов дает возможность учитывать и оптимизировать экологические и экономические и факторы при строительстве. Их выбор должен соответствовать требованиям конкретного проекта и его особенностям”, — прокомментировал Юсуф Малкандуев.

В ходе исследования учеными были задействованы методы синтеза новых олигомерных соединений (по контролируемым длинам макромолекул находящихся между мономером и полимером), которые являются исходным сырьем для получения новых суперпластификаторов.

На данном этапе перед специалистами КБГУ стоит задача проведения дальнейших исследований, а также экспериментальной проверки полученных результатов в промышленных условиях. Для производства материалов будут применяться олигомерные материалы, которые можно синтезировать в больших объемах.

Исследования проводились при поддержке Минобрнауки и Российского фонда фундаментальных исследований.

Читать в источнике.