Ingegneri del Centro di addestramento militare dell'Università Federale dell'Estremo Oriente (FEFU, Vladivostok, Russia) insieme ai colleghi dell'Università RUDN hanno sviluppato una miscela di calcestruzzo con nano additivi per costruzioni monolitiche alte fino a dieci piani. Il getto di calcestruzzo è possibile in un clima molto umido e con temperature negative fino a meno 5 gradi centigradi. Dato che, gli edifici costruiti non richiederanno grandi ristrutturazioni per 50 anni. L'articolo correlato è pubblicato in Materiali da costruzione e da costruzione .

La colata di calcestruzzo in condizioni di bassa temperatura è una seria sfida per l'industria delle costruzioni. Se l'acqua nel cemento si congela, la fluidità del cemento va storta, che ne ostacolerà la polimerizzazione e promuoverà la formazione di grumi nella lastra. La fusione a temperature inferiori a più cinque gradi richiede già una tecnologia speciale. La violazione di uno porta a caratteristiche ridotte delle strutture monolitiche che si deteriorano prematuramente.

Ingegneri del Centro di addestramento militare FEFU (MTC), insieme ai colleghi dell'Università RUDN, suggerito di introdurre nella miscela di calcestruzzo additivi speciali (super plastificanti) le cui proprietà sono migliorate tramite la nanotecnologia. Lo sviluppo aiuta a mantenere la resistenza e la durabilità delle strutture in calcestruzzo erette durante la stagione fredda, per non rendere il processo di costruzione più costoso.

"Le caratteristiche della nuova nano miscela soddisfano le esigenze dell'ingegneria civile e generalmente superano i requisiti normativi. La miscela è adatta per la colata di strutture civili alte fino a 10 piani in condizioni umide. Ciò la rende rilevante per la costruzione in ambienti continentali umidi, monsone, e climi moderatamente freddi. La miscela indurisce rapidamente e la soletta di calcestruzzo prodotta ha una struttura densa senza grumi e con una dimensione dei pori inferiore a quella del calcestruzzo convenzionale. Così, umidità, che distrugge il cemento ordinario, non è in grado di penetrare nel nuovo. Le proprietà della soletta in calcestruzzo rimangono invariate per 50 anni." Ha spiegato uno degli autori della ricerca Roman Fediuk, tenente colonnello, professore alla FEFU MTC, il vincitore del XIII concorso tutto russo "Ingegnere dell'anno 2018".

Lo scienziato ha continuato dicendo che la nuova miscela di calcestruzzo, come i precedenti sviluppi, contiene meno cemento, sostituito con cenere da produzione di energia e vagliature di sabbia di frantumazione che rende il calcestruzzo ecologico. All'interno di ciò, le proprietà tecnologiche della nuova miscela sono le stesse delle miscele contenenti cemento di alta qualità, che rende lo sviluppo più conveniente.

Gli ingegneri hanno scoperto empiricamente le proporzioni degli additivi modificati; dopo di che, modelli matematici perfezionarono i calcoli. La miscela con una composizione così verificata resiste al gelo e non ha una maggiore fluidità, provocando alle basse temperature grumi di calcestruzzo in lastra (segregazione) e diminuzione della resistenza della struttura gettata. Inoltre, gli ingegneri hanno utilizzato fino al 40% in meno di acqua nella miscela, e ha aumentato la resistenza e la densità della lastra di cemento. L'elevata densità e la dimensione dei pori del gel sono state ottenute non solo grazie ai nano-additivi, ma anche grazie alla tecnologia di macinazione aggiuntiva delle particelle di calcestruzzo. Alla FEFU è stato anche sviluppato un grinder.

La nuova miscela ha già subito un test drive. Come ricerca sul campo, gli ingegneri hanno costruito un parcheggio di cinque piani. Il calcestruzzo è stato maturato per 28 giorni in condizioni naturali con differenze di temperatura da più cinque a meno sei gradi, e i risultati sono stati conformi agli standard dichiarati.

Come additivi, gli scienziati hanno utilizzato componenti già ben noti nel settore delle costruzioni, le cui proprietà sono migliorate con le nanoparticelle. Così, hanno rafforzato la resina naftalene formaldeide dalle proprietà del biossido di silicio, e il calcestruzzo risultante si è rivelato più resistente pur mantenendo più a lungo le caratteristiche operative. Anche resina di legno saponificata e nitrato di sodio sono componenti della miscela.

Presso la FEFU MTC ha luogo una scuola scientifica per lo sviluppo di compositi intelligenti per l'ingegneria speciale e civile. L'idea principale della scuola è quella di progettare materiali artificiali simili a quelli naturali. Per esempio, il cemento dovrebbe avere la forza della pietra naturale. Questa teoria sta prendendo piede nella scienza moderna come geonica (geomimetica) stabilita dal professor Valery Lesovik di V.G. Università tecnologica statale di Shukhov Belgorod, un membro corrispondente dell'Accademia Russa di Scienze dell'Architettura e delle Costruzioni. Ingegneri di Mosca, Kazan, e l'Estremo Oriente russo stanno lavorando allo sviluppo del metodo. Il nuovo design del calcestruzzo è conforme ai principi della geomimetis, il cui obiettivo finale è progettare nuovi materiali per un ambiente umano confortevole.

Nella fase successiva della ricerca, gli scienziati hanno in programma di sviluppare una miscela di calcestruzzo per la colata a temperature negative fino a meno quindici gradi centigradi.