НАНОМОДИФИКАТОРЫ И НАНОМОДИФИЦИРОВАННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» НИУ Докладчик: Е.В. Королев, д.т.н., профессор, директор НОЦ НТ 2012 г.

Стратегии наномодифицирования строительных материалов Введение в материал синтезированных нанообъектов Синтез нанообъектов в материале в процессе его изготовления 2

Примеры реализации первой стратегии (углеродные наноструктуры) Наноструктурированный легкий бетон:Наноструктурированный легкий бетон: - плотность – кг/куб.м; - прочность на сжатие – МПа; - прочность на изгиб – 4-8 МПа; - теплопроводность – менее 0,2-0,4 Вт/(м*К); - водопоглощение – не более 0,4 %; - водонепроницаемость – W20; - огнестойкость – более 780 о С; - морозостойкость – F300-F350 Композиционные материалы –Композиционные материалы – модифицирующая добавка УНТ повышает прочность (в 1,5-3 раза), электропроводность, теплопроводность, изменяет структуру композитов на основе полиэтилена, полипропилена, фторопластов, полиуретана и др. Строительные материалы и дорожные покрытия –Строительные материалы и дорожные покрытия – применение сверхмалых добавок (0,001-0,0001%) в бетоны повышает в 1,2-2 раза их прочность, температуроустойчивость, снижает трещинообразование. Источник: Статья «Перспективы применения нанобетона в монолитных большепролетных ребристых перекрытиях с постнапряжением» авторов: Е.В. Кишеневская, Н.И. Ватин, В.Д. Кузнецов (Журнал Инженерно-строительный журнал, 2,

Влияние УНД на прочность бетона Источник: А.Н. Слижевский, Самуйлов Ю.Д., Батяновский Э.И. О Влиянии углеродных наноматериалов на свойства цемента и цементного камня 4

Примеры реализации второй стратегии Наноструктурные композиты на основе взаимопроникающих полимерных сеток Нанокомпозиты на основе гибридной органосиликатной матрицы Полимерные нанокомпозиты с очень низкой проницаемостью и высоким сопротивлением агрессивным средам 5

Наномодификатор для пенобетонов Модель наномодификатора Пенообразователь Значение Характеристики пен Пенообразующая способность, % Устойчивость, % Пеностром Контрольный46078,49 1,246087,83 1, ,00 1, ,00 1,546096,81 Ареком Контрольный46080,23 1,246084,88 1, ,00 1,546097,83 Характеристика пен Структура пенобетона Размер нанообъектов модификатора – 6,5…7,5 нм 6

ТБ – тяжелый бетон (М400); ВПБ – высокопрочный бетон ( М600); ОВПБ – особовысокопрочный бетон ( М1000); ЛБ – легкий бетон (М250); ВПЛБ – высокопрочный легкий бетон ( М400) Удельная прочность бетонов 7

Состав наномодифицированного высокопрочного легкого бетона Вяжущее Минеральная часть Наполнитель Добавки Вода Портландцемент ПЦ500 Д0 Наномодифицированые полые микросферы (стеклянные или алюмосиликатные) Полидисперсные минеральные компоненты Пластификатор Другие Наноразмерный модификатор Комплексный модификатор на основе золь гидроксида железа 9

ГодСтрана Прочность при сжатии, МПа Средняя плотность, кг/м 3 Удельная прочность, МПа 1999Кувейт ,4 2002Германия 14… ,5… Бразилия 40…501450… ,5…30,5 2003Турция 30…401800… ,1…22,2 2004Япония 47…541800… ,5…30,0 2007Россия 46… ,5…33,8 2007Россия 42…481600… ,4…28,7 Мировой опыт создания прочных легких бетонов 8

Физико-механические свойства ВПЛБ 10

Наномодифицированный высокопрочный легкий бетон Кварцевый песок Микросферы Увеличение 200х Кварцевый песок Микросферы Увеличение 100х Свойства: –Средняя плотность – 1300…1500 кг/м 3 –Прочность при сжатии – 40…65 МПа –Удельная прочность – 35…55 МПа –Коэффициент теплопроводности – не более 0,6 Вт/(мК) –Удельная теплоемкость – 0,8…1,15 кДж/(кгК) 11

низкая средняя плотность, позволяющая уменьшить вес изделий (конструкции, сооружения); высокая прочность, обеспечивающая конструкционные качества; низкая теплопроводность, снижающая теплоизоляционные затраты. Конкурентные преимущества 1212 Башня Петронас Малайзия, Куала-Лумпур 375 м – 88 этажей 525 м – 123 этажа ВПБ ВПЛБ 44,5 % Экономический эффект – 44,5 % Экономия бетона Экономия металлической арматуры 30% Экономический эффект – не менее 30%

Область применения нано- модифицированного высокопрочного легкого бетона 13

ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» Научно-образовательный центр «Нанотехнологии» тел. (499) Единственным пределом наших завтрашних свершений станут наши сегодняшние сомнения. Единственным пределом наших завтрашних свершений станут наши сегодняшние сомнения. Франклин Рузвельт