Ученые из Кабардино-Балкарского государственного университета (КБГУ) успешно усовершенствовали формулу сверхпластичного бетона. Эта инновация позволяет создавать строительные конструкции сложной геометрии, обходясь без добавления избыточного количества воды. Подробности исследования были опубликованы в научном журнале “Polymer Science, Series D”.
В современном строительстве, особенно при возведении мостов, высотных зданий и туннелей, часто возникает потребность в заливке бетона в конструкции с плотным армированием или в формы сложной конфигурации. Это особенно важно для монолитных сооружений, а также для тонкостенных и геометрически сложных элементов. По словам исследователей из КБГУ, без использования специальных добавок в бетоне могут образовываться пустоты и трещины, что негативно сказывается на его прочности и долговечности.
Ученые КБГУ нашли способ решить эту проблему, изучив применение суперпластификаторов – специальных добавок на основе органических смол, которые увеличивают текучесть бетона без увеличения содержания воды. В результате экспериментов было установлено, что наиболее эффективной оказалась сульфированная меламиноформальдегидная смола. Этот водорастворимый полимерный материал, синтезируемый из карбамида или меламина и формальдегида, показал наилучшие характеристики.
Исследователи точно определили оптимальные параметры нового пластификатора, включая идеальную длину макромолекул (до 5000 единиц) и процентное содержание (до 10% от общей массы). По их утверждению, такой подход позволяет значительно точнее контролировать текучесть бетонной смеси, обеспечивая ее эффективное заполнение самых сложных форм. В отличие от прежних эмпирических методов подбора добавок, разработанная в КБГУ методика гарантирует улучшение свойств бетона за счет целенаправленного изменения структуры полимерных связей.
“Наши добавки воздействуют на молекулярном уровне, уменьшая взаимодействие между частицами цемента и воды. Это позволяет достичь оптимальной консистенции бетонной смеси при сниженном содержании воды, что критически важно для качества конечного продукта, так как избыток воды при испарении приводит к образованию пустот и трещин.”
Согласно Малкандуеву, уменьшение количества воды в составе бетона делает конструкции более прочными и плотными. Авторы исследования также отметили, что практическое применение их разработки снижает риск появления трещин и улучшает водоотталкивающие характеристики материала.
Малкандуев подчеркнул, что применение суперпластификаторов также способствует оптимизации экологических и экономических аспектов строительных проектов. Он добавил, что выбор конкретного суперпластификатора должен быть обусловлен требованиями и особенностями каждого отдельного проекта.
В рамках исследования ученые применили методы синтеза новых олигомерных соединений с заданными длинами макромолекул. Эти олигомеры служат базовым сырьем для производства разработанных суперпластификаторов.
В настоящее время перед учеными КБГУ стоит задача проведения дополнительных исследований и экспериментальной проверки полученных результатов в промышленных масштабах. Для крупномасштабного производства новых материалов будут использоваться олигомерные соединения, которые легко синтезируются в больших объемах.
Данные исследования были поддержаны Министерством науки и высшего образования и Российским Фондом фундаментальных исследований.
Максим Соколов 
Дмитрий Верхов