Чтобы повысить пластичность затвердевшего цементного раствора, входящего в состав бетона, необходимо изменить контакты между кристалликами этого материала: вместо жесткого контакта кристалл-кристалл получить более подвижный контакт через тончайшую органическую пленку. Ученые из Российского химико-технологического университета им. Д.И.Менделеева предложили добавлять в бетонную смесь особую битумную эмульсию, состав которой они тщательно подобрали.
Поскольку добавки искусственных полимеров достаточно дороги, ученые взяли продукт переработки нефти - дорожный битум, по своим свойствам сходный с полимером. Однако растворенный в воде битум не может равномерно распределиться и укрепиться на поверхности частиц цемента. Тогда ученые попробовали ввести в состав битумной эмульсии специальное поверхностно-активное вещество. По словам руководителя работы Сергея Сивкова, ученые буквально заставили битум растянуться тончайшей пленкой по поверхности зерен затвердевшего цемента. В результате получилась особая структура бетона с повышенной ударной прочностью, которая зависит от пластичности: растет пластичность - возрастает и стойкость к ударным нагрузкам.
Уже достаточно давно за рубежом для строительства скоростных магистралей используют не асфальтовые, а бетонные покрытия. Однако при перепаде дневных и ночных температур в бетонах появляются трещины. Привычный способ избавиться от трещин в дорожном покрытии - это продольные и поперечные нарезки, которые встречаются и на наших российских дорогах. Однако добавка эмульсии в бетонную дорожную смесь запросто решила бы эту дорожную проблему, поскольку дорожные покрытия на основе бетона с битумной добавкой получаются достаточно эластичными, дешевыми (не нужно делать дорожные нарезки) и прочней обыкновенного более чем в два раза.
И все же перечисленные полезные свойства новой добавки этим не ограничиваются. Эмульсия придала цементу дополнительную стойкость к коррозии, связанную с проникновением вместе с влагой вглубь материала вредных ионов, вызывающих разрушение. Если покрыть поверхность бетонного изделия тончайшим слоем битума, то вода не сможет повредить бетон. Поэтому ученые считают полезным использовать эмульсию в бетонировании и устройстве гидроизоляции туннелей метро - в тех местах подземки, куда проникают грунтовые воды. Обычно в таких местах в пространство за туннелем через скважины закачивают цементный раствор, однако битумная эмульсия могла бы значительно повысить водонепроницаемость и вибрационную стойкость покрытия. Применять пластичные бетоны предполагают на взлетно-посадочных полосах аэродромов, испытывающих сильные ударные и вибрационные нагрузки, в бетонировании причальных стенок портов, подверженных коррозии, а также для фундаментов зданий в сейсмоопасных районах.
***