В обычных макротелах, с которыми мы все привыкли иметь дело в обыденной жизни, площадь поверхности тела невелика по сравнению с его объемом. Все физические свойства тела определяются физическими свойствами объемного образца, и многочисленные исследования показали, что свойства поверхности твердого существенно отличаются от свойств объемного образца .

Из-за высокой поверхностной энергии элементы наноструктуры являются исключительно химически активными и интенсивно взаимо­действуют с окружающей средой, изменяя и свои, и ее свойства.

При реакциях между наночастицами решающую роль играет непо­средственное химическое взаимодействие между ними, в то время как взаимодействие частиц с размером выше критического контролируется диффузионным массопереносом [2].

Исследования в области применения нанотехнологий в промышленности строительных материалов показали [3], что нанотехнология бетона и его структура в современном понятии должны базироваться на науке о поверхности. Поверхность, будь то поверхность элементов металла или минеральной дисперсии с учетом реальных центров активности следует рассматривать как особое состояние структуры со своей химией. По своим структурным свойствам и реакционной способности поверхности в определенной мере альтернативны объемным кристаллам и их структуре катионов различных агрегатов в растворах, в системе минеральная дисперсия -дисперсионная среда.

Активное обеспечение энергетических ионообменных составляющих свойств бетона, формирование его структурно-механических и деформативных характеристик на ионно-молекулярном уровне с достаточно высокой надежностью возможно лишь при соблюдении трех условий: во - первых, высоко дисперсные минеральные системы с жидкой средой, развитая поверхность субмикропор от коллоидно-химических явлений в структуре матрицы должны быть определяющими; во-вторых, воздействие среды не должно приводить к антиразрушению - деградации начальной структуры; в-третьих, активность параметров твердеющей среды и структуры должны существенно меняться во времени ранней стадии твердения.

Как известно [4], в области размеров частиц от 50 до 100 мкм, начинается изменение основных отличительных признаков коллоида прекращение броуновского движения и резкое снижение величины свободной поверхностной энергии. Этот нижний предел дисперсности коллоидных частиц однородной связно дисперсной системы с жидкой дисперсионной средой устанавливается по соотношению действующих на частицы внешней силы (силы тяжести) и внутренней силы (силы их сцепления при контактном взаимодействии). В этой связи размеры частиц 50 мкм можно отнести к верхней границе размеров нано—частиц в системе: цемент - наполнитель – вода – минеральные и органические добавки.

Современное направление в развитии нанотехнологии композиционных материалов базируется на принципе структурного многообразия наномира системы взаимодействующих частиц, многообразия структурных типов по качественным и количественным параметрам дисперсной фазы и дисперсионной среды. [5].

Энергетическим критерием, позволяющим ранжировать сырье по нанотехнологии матричной основы композита, может быть свободная внутренняя энергия дисперсной системы. Эти характеристики определяются результатом самоорганизации предельно высокодисперсной коллоидной диссипативной системы в жидкой дисперсионной среде (золи), частицы которой независимо одна от другой участвуют в интенсивном броуновском движении и поэтому не оседают под действием сил тяжести. Их размеры обычно не выходят за пределы 10 мкм -100 нм.

Другой энергетический уровень взаимодействия дисперсных частиц в дисперсионной среде представляют гели, которые обладают некоторыми свойствами твердых тел, способностью сохранять форму, прочностью, упругостью, пластичностью. Эти свойства гелей обусловлены между частицами молекулярными силами различной природы и в том числе химией молекул, электронным строением молекулярных орбиталей.

На этом принципе получается эффект механоактивации, который не пропорционален приросту удельной поверхности и связан с необратимыми деформациями, происходящими при разрушении (диспергации) материала [6].

В аспекте современности в технологии бетона очень важно правильно оценивать функциональные требования к заполнителям и наполнителям, которые по своей индивидуальности и структуре являются очень ответственными сложными составляющими бетона. Как правило, для нанотехнологий природа наполнителя и заполнителя должна быть одинаковой. Критерий качества бетона будет определять реакционная способность кремнезема в заполнителе.