Прикладные нанотехнологические задачи повышения эффективности процессов твердения цементных бетонов

Охарактеризованы научные основания решения прикладных задач технологии бетонов через применение средств из арсенала «нано», обеспечивающих организацию гетерогенного процесса гидратации и твердения цемента. Показано, что введение нанодобавок обеспечивает возможность непосредственного регулирования процессов структурообразования в цементных системах на наноуровне. результативность применения средств из арсенала «нано» предложено оценивать по комплексным критериям, количественно характеризующим изменение энергии активации, скорости процесса и времени его завершения , величину и энергоемкость технологии Е при обеспечении задаваемого уровня качества R. По данным критериям произведен мониторинг результатов наших исследований и выявлены наиболее эффективные наномодифицирующие добавки двух типов. тип i - комплексная нанодобавка на основе наночастиц sio2 в сочетании с суперпластификатором, механизм действия которой связан с каталитической ролью наночастиц в процессах фазообразования гидратных соединений. тип ii - нанодобавка на основе хризотиловых или углеродных нанотрубок, обеспечивающих зонирование структуры твердения и повышение плотности упаковки системы сложения дисперсных частиц. Показано, что применение данных наномодификаторов в оптимальной их дозировке ускоряет процесс гидратации цемента в 10-30 раз (что объясняется снижением энергии активации процесса практически в 2-3 раза), обеспечивает завершение процесса твердения практически в первые сутки, сопровождается повышением величины прочности на 45-65% и одновременно характеризуется повышением удельной прочности в расчете на единицу измерения степени гидратации цемента в 1,25-1,35 раза. Сформулированы инженерные задачи и обозначены решения по повышению энергоэффективности заводского производства железобетонных изделий и конструкций, предопределяющие снижение величины максимальной температуры тепловлажностной обработки бетона, сокращение продолжительности достижения необходимой степени гидратации цемента при твердении бетона, сокращение сроков твердения цементных бетонов до достижения регламентированных значений их прочности, повышение прочности бетона на единицу измерения расхода цемента на м3, повышение энергоэффективности процесса твердения бетонов при получении железобетонных изделий.