Бетон является одним из основных строительных материалов. Для улучшения свойств бетона его подвергают наномодифицированию, которое осуществляется, в основном, за счет использования различных добавок, находящихся в нанодисперсном состоянии.
Применяя бетоны с повышенной прочностью, становится возможным заменять традиционные громоздкие железобетонные конструкции на очень тонкие и даже ажурные, создавать конструкции новых форм, уменьшать их вес и материалоемкость.
Одной из основных целей, преследуемых при наномодифицировании бетона, является повышение его прочности. В современных бетонах с обычными добавками прочность составляет около 100 МПа, в то время как с нанодисперсными добавками она может доходить до 300 МПа и выше (у специальных бетонов – до 850 МПа).
Степень упрочнения бетона зависит от типа используемых нанодисперсных добавок. Например, добавки наночастиц диоксида кремния (SiO2), получаемых измельчением песка (типичного компонента бетонной смеси), вызывая значительное уплотнение бетона, приводят к повышению его прочности в 3–6 раз.
Упрочняющее воздействие также способны оказывать добавки углеродных нано-трубок. Так, нанотрубки диаметром 40–60 нм, заполненные медью, вводили в бетонную смесь неавтоклавного цементного пенобетона в количестве 0,05 % массы. Распределяясь в объеме пенобетона, нанотрубки предотвращают образование пор с перфорированными стенками, что характерно для пенобетона, получаемого без модифицирования. При этом прочность пенобетона повышается в 1,7 раза.
Пропитка бетона водными наносуспензиями на основе полимеров обеспечивает эффективное решение проблемы гидроизоляции бетонных сооружений за счет полного закрытия пор пропитывающим составом.
Одним их перспективных способов улучшения свойств минеральных вяжущих веществ является их помол до частиц нанометровых размеров. Например, перевод портландцемента в нанодисперсное состояние в результате помола вызывает повышение его реакционной способности, благодаря чему в нем значительно увеличивается доля вещества, вступающего в реакцию с водой.
Особый практический интерес представляет модифицирование бетона наночастицами поликарбоксилата, вызывающими эффект самоуплотнения бетона.
Набухая при высыхании бетонной смеси, они препятствуют образованию пустот и трещин. Получаемый таким образом самоуплотняющийся бетон не требует вибрационного воздействия для консолидации материала, что приводит к снижению энергетических и трудовых затрат. Самоуплотняющийся бетон обладает еще одним важным достоинством. Дело в том, что обычный бетон медленно схватывается в зимнее время, что вызывает необходимость дополнительной операции парообработки. Наночастицы поликарбоксилата значительно уменьшают количество используемой воды и время засыхания материала, делая тем самым парообработку необязательной.