Приложение к анкете 38

1. Название проекта, тип по классификатору
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЛЕГКИЙ БЕТОН
2. Автор проекта (ФИО, адрес, контактные данные, e-mail, телефон)
Иноземцев
Александр
Сергеевич,
инженер-испытатель
НОЦ
«Нанотехнологии», аспирант кафедры ТВВиБ института ИСА, ФГБОУ ВПО
«МГСУ», Ярославское шоссе, д. 26., InozemcevAS@mgsu.ru, тел.: 8-499-188-04-00;
3.
Описание
проекта
(полезность,
новизна,
техническое
описание,
коммерческое применение)
Перспективным
разработка
направлением
материалов,
эксплуатационных
для
строительной
обладающих
свойств,
одним
из
индустрии
универсальным
которых
является
является
сочетанием
разработка
конструкционных материалов с низкой средней плотностью и высокой
прочностью.
Авторами разработаны составы энергоэффективных высокопрочных легких
бетонов
(ВПЛБ),
сочетающие
высокие
показатели
физико-механических,
теплофизических и эксплуатационных свойств. Многокомпонентный состав
разработанного бетона позволяет получать структуру с низкой средней
плотностью
и
открытой
пористостью,
высокой
прочностью
коэффициентом теплопроводности.
Свойства высокопрочных легких бетонов
Параметр
Ед. изм.
Значение
Средняя плотность
кг/м3
1300…1500
Прочность при сжатии
МПа
40,0…70,0
Прочности при изгибе
МПа
5,0…8,5
–
более 0,12
МПа
30,0…50,0
Коэффициент трещиностойкости
Удельная прочность
и
низким
Водопоглощение по массе
Теплопроводность
%
менее 1
Вт/м∙К
менее 0,60
м2/с
менее 5,00
Температуропроводность, 10-7
Удельная теплоемкость (при T=25oC) кДж/кг∙К
0,80…1,15
Коэффициент водостойкости
–
более 0,99
цикл
более 100
Морозостойкость
Предлагаемые составы ВПЛБ содержат вяжущее, минеральную часть,
наномодифицированный наполнитель, пластифицирующую добавку и воду. В
качестве вяжущего вещества используется портландцемент марки ПЦ500 Д0,
соответствующий ГОСТ 30118-2003.
плотность
бетона,
являются
Наполнителем, определяющим среднюю
полые
алюмосиликатные
и/или
стеклянные
микросферы. Минеральная часть состоит из кремнеземистых заполнителей
полидисперсного состава, обеспечивающих образование плотного каркаса за счет
заполнения пустот между наполнителем. Для снижения водопотребности и
увеличения подвижности смеси используется пластифицирующую добавку на
поликарбоксилатной основе.
Предлагаемый
бетон
обладает
положительными
качествами
и
преимуществами по отношению, как к тяжелым высокопрочным бетонам, так и
традиционным легким бетон.
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
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.
4. Актуальность решаемой задачи (соответствие приоритетным задачам
экономики, экологии и социальной политики)
Применение
энергоэффективного
высокопрочного
легкого
бетона
полифункционального назначения позволяет применять его при строительстве в
качестве конструкционного материала, обладающего на 75% большей прочностью
по сравнению с традиционно применяемыми марками М400 тяжелого бетона.
Снижение веса конструкций позволяет снижать требования к основания и
фундаментом, сокращая стоимость строительства на нулевом цикле в 2…2,5 раза,
увеличивать этажность многоэтажных объектов, увеличивать ширину пролетов
специальных сооружений или вести строительство на территориях со слабыми
грунтами. Высокопрочные легкие бетоны позволяет снизить материалоемкость и
уменьшить массу строительных конструкций без потери их несущей способности
и других эксплуатационных свойств, что является одним из основных факторов
повышения эффективности строительства. Кроме того, более чем на 40% меньшая
плотность предлагаемого бетона способствует уменьшению почти в 2 раза
теплопроводящей способности, обеспечивая экономию на теплоизоляционных
работах и снижению энергозатрат в процессе эксплуатации здания. Отметим, что
разработанный
материал
увеличивает
архитектурные
возможности
проектировщиков и строителей для объектов специального назначения.
для
5. Готовность разработки к использованию (НИОКР, опытный образец,
промышленное использование).
Подана заявка на регистрацию прав на интеллектуальную собственность.
Разработанные составы ВПЛБ прошли промышленную апробацию на
производстве ОАО «Бетиар-22» ГК «СУ-155» с целью адаптации разработанной
технологии производства высокопрочных легких бетонов на промышленном
оборудовании,
результаты
технологического
процесса
которой
на
показали
базе
возможность
существующего
обеспечения
производства
без
существенной модернизации оборудования.
6. Технико-экономическая эффективность от использования разработки.
Качественными
эффективность
показателями, позволяющими оценить экономическую
применения
высокопрочных
легких
бетонов,
являются
положительные качества и преимущества предлагаемых бетонов по отношению к
традиционным тяжелым и легким бетонам. 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. При этом экономический эффект составляет не менее
25% в зависимости от этажности и площади основания строительного объекта.
Высокопрочный легкий бетон обладает преимуществами при строительстве
ответственных сооружений, мостов, эстакад и большепролетных элементов
конструкций. Сочетая высокую прочность и малый вес такой бетон, может быть
использован для изготовления изделий больших геометрических размеров для
специального строительства и возведения уникальных зданий и сооружения.
За счет уникального сочетания физико-механических свойств разработанные
бетоны существенно расширяют архитектурные возможности строительства,
позволяя реализовывать смелые проектные решения. Кроме того, изделия из
легкого бетона за счет низкого удельного веса обеспечивают экономию на
транспортных, погрузочно-разгрузочных и других накладных расходах при
строительстве.
7. Право на интеллектуальную собственность (патенты, а при их отсутствии патентоспособность продукции).
Подана заявка на получение патента РФ на изобретение № 2012143486 от
11.10.2012 г.
8. Целевой рынок, сравнительный анализ местных и международных
конкурентов.
Применение высокопрочных легких бетонов затрагивает широкую область
производства строительных материалов: изготовление монолитного и сборного
железобетона для
жилищного
и
коммерческого
строительства,
а
также
строительство специальных зданий и сооружений.
В мировой практике имеется опыт создания прочных легких. Однако для
таких бетонов характерны низкие показатели прочности при пониженных
значения средней плотности.
Мировой опыт создания прочных легких бетонов
Год
Страна
Средняя
Предел
плотность,
прочности
Удельная
кг/м3
при
прочность,
сжатии,
Мпа
МПа
1999
Кувейт
1520
22
14,4
2002
Германия
1800
14…25
7,5…15
2003
Бразилия
1450…1600
40…50
24,5…30,5
2003
Турция
1800…1860
30…40
16,1…22,2
2004
Япония
1800…1850
47…54
27,5…30,0
2007
Россия
1800
46…61
25,5…33,8
2007
Россия
1600…1650
42…48
25,4…28,7
(предлагаемая 1300…1500
40…70
30,0…50,0
Россия
2012
разработка)
При снижении средней плотности менее 1500 кг/м3 показатель удельной
прочности, характеризующий техническую эффективность материала
(оценивается как отношение предела прочности при сжатии к относительной
плотности), зарубежных и отечественных аналогов не превышает 30 МПа, что
снижает их эффективность. Разработанные составы высокопрочного легкого
бетона позволяют получать строительный материал с меньшей на 6…18%
средней плотностью и до 40% большей прочностью. При этом удельная прочность
бетона составляет до 50 МПа.
9. Требуемые инвестиции (сумма/распределение по периодам).
Для организации производства изделий из высокопрочного легкого бетона
средней плотностью 1400 кг/м3 производительностью 1000 м3 в месяц потребуется
10 млн. рублей в месяц. Для строительства двадцатисемиэтажного здания
площадью 1000 м2 потребуется около 10000 м3 изделий из бетона (колонн,
перекрытий и ограждающих панелей). Итого по предварительным подсчетам
годовые инвестиции на изготовление изделий для строительства двух зданий по
27 этажей составят 100 млн. рублей.
Общая площадь возведенного жилья составит 27000 м2, что на 68,7% больше
чем возможно возвести из традиционного тяжелого бетона средней плотностью
2400 кг/м3 (16 этажей) при прочих равных условиях. При этом очевидно, с учетом
общестроительных затрат выручка от реализации возведенного строения из ВПЛБ
не менее чем на 30% будет больше чем здания из тяжелого бетона.
Поэтапное замещение объемов производства традиционного тяжелого
бетона на высокопрочный легкий бетон по 2000 м3 в год потребует инвестиций 20
млн. рублей в год. При этом полная окупаемость достигается через 3…4 года.
10. Предполагаемая / потенциальная стратегия выхода.
Стратегия развития массового производства определяется и напрямую
зависит
от
сегодняшний
производства
день
наполнителя
ориентировано
на
(полых
микросфер),
ресурсоемкие
отрасли
которое
на
полимерной
промышленности, аэрокосмической и нефтегазодобывающей отрасли. Исходя из
этого, развитие конкуренции при производстве полых микросфер, расширение
рынка сбыта и увеличение объемов их производства позволит перейти на
производство высокотехнологичных энергоэффективных высокопрочных легких
бетонов и обеспечить строительство доступного жилья.
11. Фотография (видеосюжет) об экспонате
Промышленная апробация технологии:
Взвешивание отформованных ригелей (слева – традиционный тяжелый бетон,
справа высокопрочный легкий бетон).
Перспективы применения высокопрочных легких бетонов в строительстве:
Справа изображена башня всемирного торгового центра в Малайзии КуалаЛумпур "Петронас" как могла бы она выглядеть без изменения несущей
способности оснований и фундаментов, если бы строительство велось с
применением высокопрочных легких бетонов. А слева действующий и введеный в
эксплуатацию объект, построенный с применение традиционного тяжелого
высокопрочного бетона.