В НОЦ «Нанотехнологии» МГСУ (МИСИ) разработаны составы энергоэффективных высокопрочных легких бетонов, обладающих универсальным сочетание физико-механических, теплофизических и эксплуатационных свойств. Многокомпонентный состав разработанного бетона позволяет получать структуру с низкой средней плотностью и открытой пористостью, высокой прочностью и низким коэффициентом теплопроводности.
Разработаны составы энергоэффективного конструкционного высокопрочного легкого бетона со средней плотностью 1300…1500 кг/м3 и пределом прочности при сжатии до 70 МПа.
Свойства высокопрочных легких бетонов
Параметр |
Единица измерения |
Значение |
Подвижность по диаметру расплыва конуса |
мм |
не менее 155 |
Средняя плотность |
кг/м3 |
1300…1500 |
Общая пористость в том числе закрытая открытая |
% |
до 33,4 31,9 1,50 |
Прочность при сжатии |
МПа |
40,0…70 |
Прочности при изгибе |
МПа |
5,0…8,5 |
Удельная прочность |
МПа |
30,0…50,0 |
Коэффициент трещиностойкости |
– |
0,10...0,12 |
Коэффициент трещиностойкости по методу МИИТ |
– |
0,27...0,42 |
Модуль упругости |
ГПа |
не менее 10,0 |
Коэффициент Пуассона |
– |
не менее 0,10 |
Водопоглощение по массе |
% |
менее 1,0 |
Коэффицент теплопроводности |
Вт/(м∙К) |
менее 0,60 |
Коэффициент температуропроводность |
10-7 м2/с |
менее 4,00 |
Удельная теплоемкость (при T=25oC) |
кДж/(кг∙К) |
1,08…1,17 |
Коэффициент водостойкости |
– |
более 0,99 |
Морозостойкость |
марка |
F300 |
Преимущества высокопрочных легких бетонов
Показатель |
ВПТБ |
ЛБ |
ВПЛБ |
Высокая прочность |
+ |
– |
+ |
Низкая средняя плотность |
– |
+ |
+ |
Высокая удельная прочность |
+ |
– |
+ |
Закрытая пористость |
+ |
– |
+ |
Низкое водопоглощение |
+ |
– |
+ |
Низкая теплопроводность |
– |
+ |
+ |
Высокая звукоизоляция |
– |
+ |
+ |
Высокая морозостойкость |
+ |
– |
+ |
Примечание: ВПТБ – высокопрочный тяжелый бетон; ЛБ – легкий бетон; ВПЛБ – высокопрочный легкий бетон
Применение высокопрочных легких бетонов
Энергоэффективные высокопрочные легкие бетоны могут быть использованы при изготовлении изделий из железобетона в промышленном и гражданском строительстве для возведения многоэтажных и высотных жилых и общественных зданий, при строительстве дорожных мостов, эстакад и развязок, при изготовлении большепролетных изделий из бетона, а так же при возведении сооружений специального назначения.
Снижение веса конструктивных элементов зданий позволяет решать сложные архитектурные задачи и расширяет область применения легких бетонов как конструкционного материала.
Экономическая привлекательность
Снижение материалоемкости и уменьшение массы строительных конструкций без потери их несущей способности и других эксплуатационных свойств является одним из основных факторов повышения эффективности строительства. По оценкам специалистов, применение легкого бетона в 1,5–2,5 раза снижает материальные затраты по сравнению с обычным тяжелым бетоном того же самого класса прочности.
Расчеты показывают, что применение высокопрочных легких бетонов в качестве конструкционного материала при строительстве многоэтажных зданий позволяет снизить общий вес более чем на 40% по сравнению с аналогичной конструкцией из тяжелого бетона или увеличить этажность на 20…25%. В первом случае обеспечивается снижение требований к основаниям и фундаментам, сокращение их материалоемкости (почти вдвое сокращается стоимость работ на нулевом цикле). Во втором – увеличивается общая площадь здания на единицу площади земли, а следовательно, сокращается удельную стоимость 1 м2 квартиры или офиса.
Высокопрочный легкий бетон обладает преимуществами при строительстве ответственных сооружений, мостов, эстакад и большепролетных элементов конструкций. Сочетая высокую прочность и малый вес изделия из такого бетона могут иметь бо`льшие геометрические размеры будь то балка, ферма или ригель.
Кроме того, высокопрочные легкие бетоны за счет меньшей теплопроводности сокращают энергопотребление при эксплуатации зданий. Изделия из бетона с низким удельным весом способствуют экономии на транспортных, погрузочно-разгрузочных и других накладных расходах при строительстве.
Апробация:
1. IV Международной научно-практической конференции «Научно-техническое творчество молодежи – путь к обществу, основанный на знаниях»
2. Международной молодежной конференции «Оценка рисков и безопасность в строительстве. Новое качество и надежность строительных материалов и конструкций на основе высоких технологий»
3. III Всероссийской конференции «Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и сооружений»
4. VIІ Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика эффективности строительных материалов»
5. VIIІ Международной научно-практической конференции «Образование и наука XXI века – 2012»
Научно-образовательный центр "Наноматериалы и нанотехнологии" Национальный исследовательский университет Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
Научный руководитель: Королев Евгений Валерьевич