Поиск

Бетоны в архитектуре: не только микроцемент, но и технология...

Пост обновлен 20 авг. 2019 г.



Микроцемент представляет собой тонко молотый цемент с огромной площадью поверхности частиц.


Для каждого строительного процесса нужен свой цемент: для строительства домов и для туннелей, мостов или взлетных полос используют разные составы бетона и марки цемента. Для декоративной архитектуры нужны не только бетоны с определенной крепостью, но и красотой поверхности.

Растяжка бетонных конструкций. Аэропорт Вашингтона. Просто качественно отлитый бетон

На тему бетонов и цементов написаны тысячи книг и учебников. Как говорил мой учитель по материаловедению и строительным процессам, который был технологом у великого Тадао Андо: Изготовление бетонной смеси похоже на пекарню – каждый день необходимо составлять новый рецепт хлеба.


Церковь света. Архитектор Тадао Андо, 1989 год

Как говорилось в предыдущей статье, микроцемент был придуман и выпускался в Советском Союзе.

Микроцемент, который выпускался в Советском Союзе, имел поверхностную площадь частиц более 16000 см²/г. Но кроме того, это был бетон, в состав которого входили молотые керамические наполнители – предвестники керамогранита. Выпуск такого сложного и дорогостоящего продукта был необходим для быстрого и качественного строительства шахт межконтинентальных баллистических ракет. Однако, он не был нужен для гражданского строительства.


Плохое производство бетона и отсутствие технологий привело к проблемам в отделке французского аэропорта Шарля де Голля – план сделать его бетонным не сработал. И сейчас здание просто зашпаклевано

Попытаюсь объяснить процесс реакции микроцемента немного сложным и немного простым языком. Заранее прошу прощения за сложную терминологию, я старался написать как можно проще.


Влияние поверхности соприкосновения на скорость химической реакции.


Для легкости понимания – это гомогенные реакции. То есть те реакции, которые протекают в однородной среде. Например, в смеси газов или в растворе. Также, существует множество гетерогенных процессов, идущих на поверхности соприкосновения: твердого вещества и газа, твердого вещества и жидкости, или двух не смешивающихся жидкостей.

Скорость гетерогенной реакции прямо пропорциональна площади поверхности соприкосновения. На это влияет разница в объеме соприкосновения при разной поверхностной площади частиц.

В этом определении есть нюансы. Твердые вещества, участвующие в гетерогенной реакции, измельчают для увеличения скорости взаимодействия – увеличивают площадь поверхности частиц.

Например, уголь для приготовления пороха растирают в порошок или жидкость для реакции с газом. Дизельное топливо – это смесь углеводородов, которые впрыскивают в камеру, где они встречаются с воздухом через специальное устройство, обеспечивающее распыление.

У гетерогенных реакций есть два возможных режима протекания: кинетический и диффузионный. Это обусловлено тем, что для таких реакций важны стадии притока реагентов к месту реакции и отвода продуктов, то есть скорость подачи.

Это легко объяснить на примере:

Чапаев способен хлопать 1 рюмку водки за минуту, то есть скорость роста куража Чапаева составляет 1 бутылка в час. Но если Петька не будет успевать подносить ему водку, то скорость ее хлопанья снизится независимо от возможностей Чапаева. При скорости подачи водки 3 литра в час, это 60 рюмок за 60 минут, скорость роста куража будет равна скорости подачи водки. Самое главное, чтобы Петька успевал подавать рюмки в определенной скорости. Но если верный Петька начнет это делать слишком быстро, то Василий Иваныч скоропостижно сойдет с дистанции.

Так и с химическими реакциями.


Если реагенты приближаются друг к другу быстрее, чем вступают в реакцию, то лимитирующей стадией является собственно реакция, и наблюдается кинетический режим.


Если химическая реакция происходит быстрее, чем реагенты успевают приблизиться друг к другу, то наблюдаемая скорость реакции определяется не ее механизмом, а скоростью диффузии реагентов к месту реакции. Это - диффузионный режим. Прежде чем изучать кинетику химической реакции, необходимо убедиться, что она протекает в кинетическом режиме.

Именно здесь я закончу описывать этот процесс. Потому что дальше - популярное объяснение перестанет быть популярным, а для качественного понимания материала придется прочитать еще двести страниц.


Термин на английском Specific surface по-русски – “удельная площадь поверхности”, или суммарная площадь поверхности зерен сыпучего материала, отнесенная к его массе – м²/кг или объему — см²/см³.


Тонкость помола


Важнейшее свойство цемента, которое указывает на размер частиц и их удельную поверхность, и влияет на сроки схватывания и твердения, а также на прочность затвердевшего цементного камня.


Гидратация начинается с поверхности цементных частиц и суммарная площадь их поверхности будет определять количество материала, способного гидратироваться.


Влияние дисперсности портландцемента на его свойства. Помол.


Свойства портландцемента, его активность, скорость твердения, определяются не только химическим и минеральным составом клинкера, формой и размерами кристаллов, наличием тех или иных добавок, но и в большой степени тонкостью помола продукта, его гранулометрическим составом и формой частичек порошка.


Цементный порошок в основном состоит из зерен размером от 5 - 10 до 30 - 40 мкм. Тонкость помола портландцемента характеризуют обычно остатками на ситах с размером ячеек в свету 0,2 - 0,08, а иногда и 0,06 мм, а также удельной поверхностью порошка, определяемой на приборах конструкции Блейна и Нерса. На этих приборах при точно установленных условиях определяют воздухопроницаемость порошка, а затем по показателям проницаемости и пористости рассчитывают удельную поверхность, называемую зависимостью Кармана.

В настоящее время обычные портландцементы измельчают до остатка на сите № 008 5 - 8 %, быстротвердеющий цемент — до остатка 2 - 4 %. При этом удельная поверхность соответственно достигает 2500 - 3000 и 3500 - 4500 см²/г и более

С увеличением тонкости помола цемента повышается его прочность и скорость твердения, но лишь до показателей удельной поверхности 7000 - 8000 см²/г. С этого предела наблюдается обычно ухудшение прочностных показателей затвердевшего цемента. Морозостойкость же его часто начинает ухудшаться и при более низких показателях удельной поверхности 4000 - 5000 см²/г.

Разные фракции цементного порошка по-разному влияют на прочность цемента при твердении, а также на скорость твердения. В связи с этим необходимо характеризовать цементы не только по удельной поверхности порошка, но и по зерновому составу.


Чрезмерное измельчение цемента не целесообразно, так как частички 1 - 3 - 5 мкм быстро гидратируются влагой воздуха уже при кратковременном хранении цементов, что значительно снижает активность материала. Эти высокодисперсные частички при затворении цемента водой гидратируются так быстро, что не участвуют в последующем его твердении.


Для получения цементов тех или иных марок необходимы соответствующие схемы помола клинкеров в шаровых мельницах в замкнутом цикле с центробежными сепараторами и осушением.

Размалываемость неоднородных тел зависит от природы, количественного соотношения и размера зерен. У любого клинкера – конгломератное строение.


Из всего сказанного выше понятно, что для производства любого цемента, а особенно – микроцемента, необходимо высокотехнологичное производство с лабораторией, опытные технологи, специалисты и научно-исследовательские институты. Но кроме этого необходим гарантированный сбыт этого товара.


В Японии и США рядом с архитекторами и строителями существуют специалисты и производства, благодаря которым бетонная архитектура и отделка гарантированно на высоком уровне. Например, постройки Оскара Нимейера.


На сегодняшний день нет производства в мире, которое выпускает настоящий микроцемент для гражданских объектов. Да это и не нужно, в связи с тем, что появилась сложная химия, которая при добавлении стабильно дает необходимые свойства бетону.


Есть много названий в русском языке, которые в силу мракобесия или раскрутки товара используются безграмотно.


Микроцемент — это просто декоративное покрытие, похожее на цементную поверхность. Базовые рецепты его приготовления находятся здесь.



Полимербетон — это бетонная смесь с добавлением чего-то ещё кроме песка, воды, щебня. Любая строительная смесь является полимербетоном. Ниже – пример изделия из микроцемента, где в качестве наполнителя использовалась бронзовая стружка. Чтобы исключить реакцию, смесь была затворена на полимере монометакрилата этиленгликоля.


Фибробетон — это цементная смесь с добавлением волокон. Его добавляют в состав для предотвращения растрескивания поверхности. Раньше использовали солому и конопляные волокна. Египтяне использовали пальмовые и тростниковые стебли. Так что прогресс идет вперед.


Архбетон — или архитектурный бетон. Это когда цементно наполненная смесь определенного цвета и фактуры, из которой отливают архитектурные детали.


Тераццо – это шлифованная и полированная бетонная поверхность определенного цвета, в которую добавлены декоративные камни. Имеет еще названия: грильяж, венецианская мозаика. Кроме того, что это красиво, во всем мире терраццо является нормой и стандартом для общественных заведений в связи с необычайной крепостью и поверхностью, на которой невозможно подскользнуться.


Каменный ковер – это промытая поверхность бетона, которая обнажает декоративные камни. Другие названия: мозаичный ковер, каменная мозаика. Эта технология также используется во всем мире в качестве бетонного декоративного покрытия для улиц. Причина проста: стоимость, доступная технология, безопасная для хождения поверхность.


Различных бетонов и цементных смесей, рецептов их приготовления – гигантское количество, даже больше, чем разновидностей хлебобулочных изделий. Они нужны для разных целей, и декоративных – в том числе.


Но все намного проще, чем кажется.


Дилетанты любят усложнять вещи и давать им сложные названия, чтобы возвысить свою значимость в простых вещах.


Хорошей архитектуре не нужны красивые названия.

Дырочки на бетоне – еще не Тадао Андо.

Просмотров: 0