Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина разработали метод, позволяющий вдвое повысить прочность бетона с помощью ультразвука. Технология востребована при строительстве гражданских и оборонных объектов, в том числе взлетно-посадочных полос, она позволяет сократить расход бетона и увеличить срок эксплуатации зданий. А в перспективе, после дополнительных исследований, ее возможно будет применять и для укрепления нефте- и газодобывающих скважин.

Первоначально ученые Губкинского университета искали метод повышения прочности бетона в интересах нефтегазовой отрасли. Это необходимо для укрепления стволов скважин: после бурения в скважину опускается обсадная колонна, а промежуток между колонной и породой заполняется тампонажным цементным раствором для укрепления, который впоследствии превращается в цементный камень. Если этот камень разрушается, в скважину начинают поступать пластовые воды из вышележащих горизонтов, что ограничивает эффективную разработку месторождения.

Для укрепления бетона ученые Губкинского университета развивают ультразвуковую технологию, известную с 1950-х гг., но не использовавшуюся до сих пор. О разработке корреспонденту «Научной России» рассказал заведующий лабораторией физико-химических исследований углеводородных систем Губкинского университета Алексей Деньгаев.

«Мы обнаружили полезные качества ультразвука, которые можно применять для обработки бетонных растворов, что привело к созданию технологии, с помощью которой можно значительно увеличить прочность бетона. Половина эффективности — в обработке ультразвуком воды, которая будет использоваться для замешивания раствора. В воде находится кислород в растворенном состоянии. Этот кислород приводит к образованию пор, снижающих прочность бетона. После предварительной обработки ультразвуком вода дегазируется, пористость снижается и, соответственно, увеличивается прочность», — рассказал Алексей Деньгаев.

Известно, что ультразвук способен разрушать твердые элементы, как, например, камни в почках человека. В цементе содержатся флокулы — слипшиеся твердые микрочастицы, которые разрушаются после обработки ультразвуком, и раствор становится однороднее. Также обработка ультразвуком ускоряет химические реакции и позволяет избавиться от небольших полостей при заливке. В экспериментах ученые, применив ультразвуковую технологию, повысили прочность бетона от 10% до 100% в зависимости от марки цемента.

«Несмотря на то, что мы начали эти исследования в интересах нефтегазовой отрасли, надо пройти еще очень большой путь для того, чтобы применять технологию для повышения прочности бетона в скважинах. У нас нет контакта с цементным тестом, закачанным в скважины, и, соответственно, высока вероятность ошибок. При работе на поверхности все гораздо проще, и технология уже может применяться в строительстве», — отметил Алексей Деньгаев.