Повышаем термическую стойкость бетона
Учёные БГТУ имени Шухова создали смесь для производства мелкозернистого бетона повышенной термической стойкости. Разработка позволяет увеличить долговечность бетонных изделий и конструкций, эксплуатирующихся в условиях повышенных температур и влажности.
В чём суть разработки
Изобретение направлено на повышение термической стойкости бетонов, испытывающих помимо механической тепловую (30-95⁰С) и гидравлическую нагрузку (влажность 90-100%). Это позволит сократить эксплуатационные расходы за счет продления межремонтного срока с 3–4 до 7–10 лет и снижения материальных затрат на ремонтно-восстановительные работы. Например, потенциальная экономия на ремонтных работах с учетом цен на 2025 год может достигать до 79,5 млн руб. (для реальной конструкции градирен).
Разработаны «Технологический регламент на производство мелкозернистого бетона повышенной термовлажностной стойкости», СТО № 02066339-082-2025 «Мелкозернистый бетон с повышенной термовлажностной стойкостью». Теоретические положения и результаты экспериментальных исследований используются в учебном процессе при чтении курсов лекций «Вяжущие вещества», «Долговечность строительных конструкций» для бакалавров и магистров, обучающихся по направлениям 08.03.01-05 и 08.04.01 (Строительство).
Автор патента — доктор технических наук, профессор кафедры строительного материаловедения, изделий и конструкций Наталья Толыпина и группа аспирантов под ее руководством. Правообладателем выступает БГТУ им. В. Г. Шухова.
Как возникла идея
Длительная эксплуатация бетонных изделий и конструкций в условиях повышенной температуры и влажности приводит к значительному ухудшению физико-механических свойств бетона —меняются его структура, пористость и фазовый состав цементной матрицы.
Подобные условия наблюдаются при взаимодействии бетонных изделий с горячей водой (паром) в градирнях тепловых и атомных электростанций, деривационных туннелях, на инфраструктурных объектах, где наблюдается контакт с горячей водой, паром и т. д. В таких условиях разрушение изделий и конструкций из традиционного бетона может начаться через 3-4 года после начала эксплуатации. Задача ученых — повысить термическую стойкость бетонов.
Есть ли аналоги
Исследования вопросов долговечности бетона при одновременном воздействии повышенных температур и влажности в строительном материаловедении ранее не проводились. Хотя этот вид коррозии хорошо исследован специалистами по тампонажным работам, однако существует принципиальное различие между строительными бетонами и тампонажными материалами и технологиями их производства.
Кому полезна разработка
Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при производстве бетонных и железобетонных изделий, эксплуатирующихся на объектах, где они могут подвергаться воздействию горячей воды или пара.
Применение бетона разработанного состава позволяет:
повысить термическую стойкость бетона в условиях длительного воздействия повышенной температуры и влажности, что является гарантом запроектированной надежности и долговечности промышленных сооружений;
уменьшить себестоимость цементного бетона за счёт использования отходов: отсева дробления кварцитопесчаника и доменного гранулированного шлака;
снизить материальные затраты на ремонт бетонных изделий и конструкций, претерпевших преждевременные разрушения при эксплуатации в условиях повышенной температуры и влажности.
Разработка представляет практическую ценность в первую очередь для объектов энергетической инфраструктуры (градирни, гидроэлектростанции, деривационные туннели), где температура может достигать 40-90°C, а влажность –90-100%; а также даёт новые теоретические сведения в области долговечности бетонов, эксплуатирующихся в экстремальных условиях.
Развитие проекта
Несмотря на важность проблемы, термовлажностная коррозия остаётся малоизученной, что требует дальнейших исследований, направленных на разработку эффективных методов защиты и повышения стойкости бетонных конструкций в условиях термовлажностных воздействий, что в свою очередь будет способствовать решению ряда экономических, социальных и политических задач.
