Materiál se již používá při výstavbě některých průmyslových a občanských zařízení – jak v Rusku, tak v zahraničí. Například při stavbě mostů (v Kirově a Kimry), stejně jako řady objektů ve Francii. „DP“ zkoumalo, kolik nová technologie stojí a zda najde široké uplatnění.

Co je nano a kdo to potřebuje

Obyčejný beton se skládá ze čtyř složek: cementu, vody, písku a drceného kamene. Nejoblíbenější při výstavbě bytových domů je malta třídy B25, 1 m2 takového materiálu musí odolat hmotnosti více než 3 t. Při realizaci atypických projektů, například výškových budov, se používají odolnější třídy. Při výstavbě centra Lakhta byl tedy použit beton třídy B40 (musí vydržet více než 5 tun na 1 m2). Další hodnotou, která určuje kvalitu betonu, je mrazuvzdornost, vyjadřuje se počtem přechodů nulovou teplotou. Beton třídy F300 musí vydržet 300 cyklů takových přechodů, životnost tohoto betonu bude cca 100 let.

Při stavbě domů a komunikací vybírají projektanti beton nejen podle těchto parametrů, ale také podle hmotnosti a hustoty materiálu. Zde by se zdálo, že materiál s předponou „nano“ by měl vytlačit své konkurenty. Domácí vývoj v tomto směru navíc probíhá již poměrně dlouho s přihlédnutím k zahraničním zkušenostem.

Šéf jedné z petrohradských společností Andrej Ponomarev koncem 1990. let syntetizoval a zahájil výrobu uhlíkatých torusovitých nanočástic astralenů, což je prášek vyrobený z nanouhlíků. Ve stejné době si vědec-podnikatel všiml účinku: když se tato látka přidá do betonu, její pevnost se zvýší o 40%. Vědeckotechnické centrum aplikovaných nanotechnologií JSC vytvořilo během následujících 10 let řadu nanobetonů a modifikací změkčovadel do betonu (jedná se o tekuté a suché přísady, které snižují hladinu vody v materiálu a usnadňují pokládku).

A pak profesor Ponomarev, který na polytechnice dlouhou dobu vyučoval, začal do práce zapojovat mladé vědce: postgraduální studenti a zaměstnanci polytechniky takové materiály studují a podílejí se na jejich vývoji od roku 2008.

V Rusku byla kromě astralenu vynalezena další nanočástice s podobnou strukturou – uhlík. Obě tyto nanočástice patří k částicím typu fulleroid, k jejichž objevu došlo teprve nedávno – v roce 1984. A v roce 1996 dostali dva američtí vědci a jejich britský kolega Nobelovu cenu za chemii za izolované fullereny.

READ
Jak se jmenuje dům ze sendvičových panelů?

Zájem o zlepšování betonu a betonových směsí projevují ruští i zahraniční podnikatelé. Mezinárodní koncern MC-Bauchemie, který v Rusku otevřel výrobu suchých stavebních směsí, vytvořil v Petrohradu vlastní technologické centrum betonu, jehož zaměstnanci také studují a vyvíjejí výrobní technologie pro tento stavební materiál.

Ukládání? V perspektivě!

Když jsou nanočástice ponořeny do betonu, začnou kolem nich narůstat prostorové spoje a spustí se proces samozesilování betonu. A pokud do betonu přidáte lehké kamenivo, pak je obecně efekt „dva v jednom“: beton se stane lehčím a pevnějším o více než 30 %. A plastifikační účinek se může obecně zvýšit až na 100 %.

Jako každá inovace je materiál s předponou „nano“ dražší než obvykle, ale slibuje úsporu peněz v dlouhodobém horizontu. Kromě toho je výroba nanobetonů kompatibilní s technologií, která je již na trhu, říkají vědci. Když se ale na trhu objeví nový produkt, není tomu tak vždy.

Nanobeton vyvinutý zaměstnanci Vědeckotechnického centra JSC pro aplikované nanotechnologie je pevnější, než jaký nyní preferují stavitelé obytných budov, ujišťuje společnost. Je však také dražší než hromadný výrobek: tržní cena B25 je asi 5 tisíc rublů za 1 m3 a náklady na nanobeton jsou asi 20 tisíc rublů. Nový materiál je ekonomičtější: při použití se například sníží spotřeba cementu o 25 % (v důsledku snížení tloušťky konstrukčních prvků). Srovnávací analýza provedená zaměstnanci STC ukázala, že při stavbě monolitických vícepodlažních budov je potřeba nanobetonu 1,5krát méně než běžného betonu. Kromě toho se spotřeba změkčovadla snižuje o více než 60 %, spotřeba výztuže o 30 %. Developer opět ušetří i na základu (jeho cena je obvykle cca 40 % z celé ceny stavby) – díky 1,5násobnému snížení hmotnosti monolitické konstrukce.

Leťte v masti nanotechnologií

„Maltobetonová jednotka obsahuje tři sila: na písek, cement a drť. Při výrobě nanobetonů není potřeba drť – do této nádoby lze nakládat naše suché směsi z hotových přísad. Všechny komponenty jsou smíchány dohromady – stejný proces probíhá v měřítku maltové jednotky, takže konvenční výrobní technologie je vhodná i zde,“ poznamenává vedoucí inženýr STC Alexander Rassokhin.

Někteří účastníci stavebního trhu s dobrým obrazem nesouhlasí. „Při výrobě nanobetonů bude určitě potřeba samostatná míchačka, za kterou klienti nemusí chtít platit, pokud zjistí cenu přepracování technologie,“ říká Vjačeslav Zasukhin, obchodní ředitel architektonické kanceláře Tikkanen.

READ
Kde mohu požádat o katastrální plán?

Připomíná negativní zkušenost s pokusy o masovou výrobu nanobetonů. „Továrna Morton-Beton, do které RUSNANO investovala 9 miliard rublů, chtěla vyrábět nanobeton, ale co z toho vzešlo, zatím není známo. O nanotechnologiích jsme nic víc neslyšeli, fantazie všech skončila,“ říká Vjačeslav Zasukhin.

CJSC “STC of Applied Nanotechnologies” je schopna vyrobit 400 tun nového materiálu měsíčně – tyto objemy se používají v rámci oprav a výstavby mostních prvků v různých částech Ruska. Nanobeton je již ve formě silniční desky na mostě přes Volhu, materiál byl použit při rekonstrukci mostu přes řeku Vjatku u Kirova. Také některé mostní prvky v Tveru jsou vyrobeny z nového betonu.

Počítadlo skeptiků: ani v Evropě ještě nebyly vyvinuty normy pro použití těchto materiálů. A v Rusku regulační rámec nedrží krok s vědeckým myšlením. To je přesně to, co zpomaluje realizaci vývoje v životě, zejména ve stavebnictví.

„Naše země bohužel stále zaostává za USA, Japonskem a některými evropskými zeměmi v oblasti praktické implementace nanotechnologií ve stavebnictví. Tam se na aplikovaném výzkumu podílejí především velká výzkumná centra, zatímco naše stavební firmy nemohou financovat vědecký výzkum samy. Je potřeba radikální modernizace výzkumné materiálové základny, vytvoření dostupné infrastruktury pro vývojáře i spotřebitele nových stavebních materiálů a technologií,“ podotýkají zástupci Vědeckotechnického centra.

Na trhu s betonem je spousta společností, které beton zpětně vykupují a nahrazují značky. Z tohoto důvodu má mnoho malých organizací řadu otázek, takže stavitelé mají tendenci vybírat velké výrobce. Často, když jsme si objednali jeden beton, obdržíme další – a jak v takovém systému přesvědčit stavitele, aby nekoupil beton za 4,5 tisíce, ale za 24 tisíc rublů? Na tomto trhu je velmi malá důvěra. Až tato technologie vstoupí na trh široce, pak se možná systém změní. Nanobeton je dnes také málo využitelný pro nízkopodlažní stavby, protože pro stavbu jsou potřeba nové výpočty. Jedná se o nákladný postup. A bohužel je také málo využitelný pro soukromou (individuální) výstavbu.

Fyzikální a mechanické vlastnosti betonu a metody jejich stanovení jsou přísně regulovány, omezení jsou však kladena pouze na některé omezující momenty složení a na obsah škodlivých nečistot. Nanočástice lze tedy používat i dnes, protože žádná ze známých nanokomponent nebude spadat pod žádné ze stávajících omezení – otázkou je pouze studie proveditelnosti jejich použití. Samotná předpona „nano“ je poměrně populární, ale na trhu již dávno existují klasické přísady, které se historicky nejmenují „nano“, ale fungují také na nanoúrovni. Existuje mnoho technologií pro dosažení pevnosti výrazně nad 100 MPa, přičemž je stále zaručena funkčnost, což je ověřeno standardními zkušebními metodami