Строительная кухня

По каким рецептам в ТГАСУ готовят самые прочные бетоны
В научно-образовательном центре «Строительные материалы» Кафедры строительных материалов и технологий Томского архитектурно-строительного университета обычно экспериментируют ученые. Но в рамках Дней науки они позвали к себе на «строительную кухню» журналистов, чтобы показать, что приготовление бетона может быть интересным процессом. Специалисты наглядно показали, что приготовление бетона во многом похоже на приготовление пирогов: взять все ингредиенты в нужной пропорции, смешать в определенном порядке, подождать, пока поднимется, и убрать в духовку.

Кандидат технических наук, доцент кафедры строительных материалов и технологий Алексей Стешенко показал и рассказал, как ученые помогают строителям, почему бетону нужны «свежие» ингредиенты и при каких условиях он получается лучше всего.
В центре «Строительные материалы» ученые и студенты добиваются особой прочности бетона, выясняют, почему предоставленные технологическим партнерами образцы потеряли свойства, думают над тем, как сделать материал с нужными заказчику свойствами.

«С проблемами к нам приходят производители. Зачастую они не знают тонкостей, которые знаем мы, ученые. Бывает, что у них газобетон не набухает, разваливается. Бывает, к ним обращаются и покупатели, когда стены их домов начинают сыпаться. Конечно, в таких случаях мы стараемся не бросать заказчика без анализа ситуации. Они приходят к нам за испытаниями, а получают дополнительную консультацию. Ни в каких других лабораториях консультацию бесплатно не дают. Затем наши студенты на этих же предприятиях проходят практику», — говорит доцент кафедры Алексей Стешенко.

Примером такого сотрудничества с предприятием в вузе называют, подписанный в феврале этого года договор с Томской домостроительной компанией. Договор предусматривает открытие кафедры на производстве в ТДСК. Там студенты смогут познакомиться с технологиями, которые применяют в производстве, узнать нюансы и проблемы, с которыми сталкиваются строители, чтобы решить их потом научными способами.

«В начале этого месяца я подписал договор с ТДСК, — говорит ректор ТГАСУ Виктор Власов. — На Мостовой, на заводе будет создан специальный класс, где будут обучаться студенты, они будут работать в реальном масштабе и времени, с реальными изделиями. Это будут прекрасные специалисты, знающие свое дело не по конспектам».
Эксперименты на научной кухне
В Дни науки вузы традиционно открывают двери для всех желающих.
«Для меня приготовить пено- и газобетон — как испечь свежие пышные булочки», — говорит Алексей Стешенко.
В этот раз в ТГАСУ показали, как делать пенобетон и газобетон. Это очень легкие материалы в сравнении с классическими. Из пористых газо- и пенобетона можно делать стены, перегородки, гаражи, бани, а из классических — конструкционные элементы здания — фундаменты, перекрытия и так далее.

«Это очень интересный материал, готовить его особенно интересно, когда стоит непростая задача: например, чтобы материал получился влагоотталкивающим и при этом сохранял тепло, чтобы его можно было довезти до строительной площадки в состоянии раствора», — говорит Алексей Стешенко.
Основные компоненты для любого бетона — песок, цемент и вода. Кроме того, не обойтись без различных добавок: золы, селикогеля, жидкого стекла, базальтового волокна, хлористого кальция, пенообразователя, алюминиевой пудры и даже стирального порошка.

У каждой из этих добавок своя задача: делать раствор пластичным во время заливания, придавать ему водотталкивающие, теплоизоляционные свойства, создавать газ и пену для того, чтобы он был воздушным. Но не все добавки «дружат» друг с другом. Одна может полностью убивать свойства другой. И это нужно учитывать при приготовлении раствора.
В приготовлении бетона действительно много похожего на кулинарию. Сначала нужно смазать маслом формы, в которых материал будет застывать. Затем нужно перемешать сухие компоненты: чем более однородной будет смесь, тем лучшие свойства будут у готового продукта.
Например, для приготовления газобетона нужна алюминиевая пудра, каустическая сода, базальтовое волокно (оно помогает улучшить структуру и работает, как арматура) и даже стиральный порошок. Он смывает парафин с частичек алюминиевой пудры, чтобы она смогла вступить в реакцию с цементным раствором. Сделать газообразование более интенсивным помогает и теплая вода, с которой нужно смешать сухие компоненты. Для приготовления пенобетона газообразование не нужно, зато нужно приготовить хорошую пышную пену. А тут не обойтись без специального пенообразователя.

Далее все нужно смешать «миксером» — дрелью со специальной насадкой.

Затем нужно определить такие параметры, как плотность и расплыв бетона. Уже по этим параметрам специалист может понять, не было ли ошибок в процессе приготовления.
После приготовления раствор заливают в формы и убирают в специальную пропарочную камеру.
Здесь растворы будут храниться 28 дней. За это время при температуре 20 градусов и влажности 95% они приобретают максимальную прочность. Если эти параметры не сохраняются, то гарантировать максимальную прочность сложно. Поэтому на производстве к этим условиям всегда стараются приблизиться: в жаркую погоду бетон поливают, в холодную — прогревают.
Но не нужно думать, что все бетоны получаются методом проб и ошибок. Составы делают не в лаборатории, а за партой.

«Есть специальные методики, которые позволяют разработать оптимальный состав. Соотношение не берутся из головы и не подбираются методом проб и ошибок. Для этого нужно просчитать количество цемента, процентное отношение пенообразователя, учесть его активность и так далее. Все это нужно учесть, чтобы приготовить качественный материал. Большое значение имеет качество исходного материала. Когда цемент лежал год в закрытой таре, он теряет свои свойства, алюминиевая пудра имеет срок годности — полгода-год, пенообразователь становится негодным через полгода», — объясняет Стешенко.

Сейчас ученые ТГАСУ работают в направлении разработки составов бетона для работы в условиях севера. Еще один интересный проект — 3D-печать, для этого нужен легкий, пластичный материал, который можно было прокачать по шлангам, чтобы он не терял свою форму при печати и быстро твердел.