Энергоэффективный высокопрочный легкий бетон

Семинар «Экспертиза научно-технических проектов в области создания
новых материалов и нанотехнологий»
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЙ
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ
ЛЕГКИЙ БЕТОН
Докладчик: А.С. Иноземцев
инженер-испытатель
НОЦ «Нанотехнологии»
2013 г.
Область применение
легкого бетона
2
Портландцемент
ПЦ500 Д0
Наномодифицированые
полые микросферы
(стеклянные или
алюмосиликатные)
Наполнитель
Вяжущее
Наноразмерный
модификатор
Комплексный
модификатор на
основе золь
гидроксида железа
Состав
наномодифицированного
высокопрочного легкого
бетона
Добавки
Минеральная часть
Полидисперсные
минеральные
компоненты
Вода
• Пластификатор
• Другие
3
Структурная модель наноразмерного модификатора
Мицелла
гидроксида
переходного
элемента
Кремнийкислородный
каркас
Приготовление
наномодификатора
Анионная
оболочка
1. Приготовление раствора прекурсора
(хлорид переходного элемента)
2. Перевод истинного раствора в золь
(коллоидный раствор гидроксида)
Аппретирование
наполнителя
Микросферы
3. Введение каркасообразователя
(силикат натрия)
4
Мировой опыт создания прочных легких бетонов
Год
Страна
Прочность
при сжатии,
МПа
Средняя
плотность,
кг/м3
Удельная
прочность,
МПа
1999
Кувейт
22
1520
14,4
2002
Германия
14…25
1800
7,5…15
2003
Бразилия
40…50
1450…1600
24,5…30,5
2003
Турция
30…40
1800…1860
16,1…22,2
2004
Япония
47…54
1800…1850
27,5…30,0
2007
Россия
46…61
1800
25,5…33,8
2007
Россия
42…48
1600…1650
25,4…28,7
2012
Россия
40…70
1300…1500
30,0…50,0
5
Некоторые свойства высокопрочных легких бетонов
Наименование показатель
Значение
Средняя плотность, кг/м3
1300…1500
Предел прочности при сжатии, МПа
40,0…70,0
Предел прочности при изгибе, МПа
3,0…6,5
Удельная прочность, МПа
30,0…55,0
Водопоглощение по массе, %
менее 1,0
Коэффициент теплопроводности, Вт/м∙К
менее 0,60
Коэффициент температуропроводности, ∙10-7 м2/с
менее 5,00
Удельная теплоемкость (при T=25oC), кДж/кг∙К
0,80…1,15
6
Преимущества наномодифицированных
высокопрочных легких бетонов
Высокопрочный
тяжелый бетон
Легкий
бетон
Наномодифицированный
высокопрочный легкий
бетон
Низкая средняя плотность
+
–
–
+
+
+
Высокая удельная
прочность
+
–
+
+
+
–
–
–
–
+
+
+
+
+
+
Показатель
Высокая прочность
Закрытая пористость
Низкое водопоглощение
Низкая теплопроводность
Высокая звукоизоляция
7
Область
применения наномодифицированного
высокопрочного легкого
бетона
8
Экономическая эффективность
высокопрочных легких бетонов
Применение высокопрочных легких бетонов средней плотностью
1400 кг/м3 и марки прочности М400 в качестве конструкционного и
ограждающего материала при строительстве многоэтажных зданий и
сооружение обеспечивает:
Экономический эффект - 20…35%;
Доступная этажность - 28 эт.;
Экономическая эффективность, %
Экономическая эффективность, %
Для здания площадью -1000 м2;
Начальная этажность - 16 эт.;
45
40
35
60
55
50
45
40
35
30
300
30
350
400
450
500
550
600
700
800
900 1000 1500 2000 3000 5000
Площадь основания здания, м2
Влияния площади основания здания на экономическую
эффективность применения ВПЛБ
5
7
8
9
10
15
16
25
30
35
40
50
75
100
Этажность здания, этаж
Влияние этажности здания на экономическую
эффективность применения ВПЛБ
9
Снижение материалоемкости
Экономия металлической арматуры
s 
b  2b  4 0 k 0  4 02 k 02
2 0 k 0 b
Экономия бетона
b 
0k 0 1
s2 0 k 0  s0
Зависимость коэффициента изменения расхода
арматурной стали от исходного коэффициента
армирования (при исходном классе бетона М400, для
высокопрочного легкого бетона М600 и легкого бетона М250)
Экономический эффект – не менее 25%
10
ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» НИУ
Спасибо за внимание!
2013 г.