6 ابتكارات وتحديثات ملموسة

تشير الخرسانة إلى مواد بناء حجرية (اصطناعية) تم إنشاؤها خصيصا. يتكون من ماء ، عقولة (في معظم الأحيان - أسمنت) والحشو من مختلف الأحجام. أسمنت هي واحدة من مواد البناء الأكثر استخداما في العالم. هذه هي المادة المفضلة لمعظم الطرق الكبيرة الجديدة والمباني والجسور والعديد من الهياكل الأخرى بسبب متانتها وسهولة الاستخدام النسبية. التقنيات لا تقف مكتوفة الأيدي ، تجري فرق البحث أبحاثًا جديدة مع المواد المعروضة ، نتيجة لعملهم ، تظهر تطورات جديدة.

مصنوعة من الخشب ملموسة: حقيقة أم أسطورة؟

في السابق ، كان الخشب أحد أكثر مواد البناء شيوعًا ، ولكن اليوم تم استبداله بخليط من الخرسانة. سمح التطوير النشط للتقنيات بالجمع بين نوعين من المواد ، وخلق مزيج من الخشب والخرسانة مجتمعة.

يركز البرنامج الوطني السويسري لأخشاب الموارد (NRP 66) على إنشاء مزيج فريد من نوعه. تمكن الباحثون السويسريون من تطوير مقاربة جذرية لمزيج الخشب والخرسانة: يصنعون خرسانة مقاومة ، 50 في المائة منها مصنوع من الخشب. ساهم المحتوى العالي من الخشب في الخليط الخرساني في عزل حراري جيد للمادة دون المساس بمقاومة الحريق.

الفرق الرئيسي بين الخليط الموصوف والخرسانة الكلاسيكية هو استبدال الحصى و رمل خشب ناعم الحبيبات.

صنع الخرسانة العائمة

يقول منظم البحث: "لا يزيد وزنهم عن نصف وزن الخرسانة العادية - الأخف وزنا منها يطفو!" بالإضافة إلى ذلك ، بعد التفكيك ، يمكن إعادة استخدام المواد كوقود للتدفئة والكهرباء. على الرغم من الامتثال لمتطلبات السلامة من الحرائق يمكن حرق مواد البناء بالتزامن مع النفايات الأخرى.

أكدت نتائج اختبارات الإجهاد أن الخرسانة الخشبية الجديدة مناسبة لتصنيع الألواح وألواح الجدران ويمكن أن تصبح مادة للهياكل الحاملة في البناء. في سياق الدراسات القادمة ، من الضروري معرفة المجالات التي من الأفضل فيها تطبيق نوع معين من الطرق المركبة والخرسانة الخشبية والخاصة بإنتاجها. وفقًا لـ Daya Zwiki (منظم) ، فإن مستوى المعرفة المطلوب للاستخدام على نطاق واسع لا يزال محدودًا للغاية.

الخرسانة الجرافين الثورية

الجرافين هو تعديل الكربون الذي اكتسب شعبية في الآونة الأخيرة. طور خبراء من جامعة إكستر تقنية مبتكرة باستخدام هندسة النانو لإدخال الجرافين في الإنتاج الكلاسيكي لمخاليط الخرسانة. خلقت تقنية فريدة ملموسة دائمة وصديقة للبيئة ، ودائم. بالإضافة إلى ذلك ، زادت مقاومة الماء بشكل كبير. أثبت اختبار المواد المنتجة امتثاله التام لمعايير البناء البريطانية والأوروبية.

من المهم الإشارة إلى أن التركيز الجديد المدعم بالجرافين قد قلل بشكل كبير من بصمة الكربون في طرق إنتاج الخرسانة التقليدية ، مما يجعله أكثر استدامة وصديقًا للبيئة. في الوقت نفسه ، تم تقليل انبعاثات الكربون بشكل كبير (بنسبة 446 كجم / طن) ، كما تم تقليل كمية المواد اللازمة لإنتاج الخرسانة بنسبة 50 بالمائة.معظم العلماء واثقون من أن التقنية الجديدة ستسمح بإدخال مواد نانوية جديدة في الخرسانة ، وبالتالي تحديث صناعة البناء العالمية.

يمثل البحث عن طرق المباني الخضراء خطوة نحو الحد من انبعاثات الكربون في جميع أنحاء العالم وطريقة لحماية البيئة. هذا استثمار مهم في إنشاء صناعة إنشاءات تقدمية للمستقبل.

رماد الفحم في الخرسانة

من الصعب الحصول على محتوى الرطوبة الدقيق داخل الخرسانة لأن المسحوق والمجاميع تشكل مصفوفة أسمنتية كثيفة ، مما يجعل من الصعب على الرطوبة التحرك بعد أن تبدأ في التجفيف. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى ظروف جوية خاصة للتجفيف. إذا كان السطح الخارجي للخرسانة يجف قبل أن يصلب الجزء الداخلي ، فقد يؤدي ذلك إلى بنية أضعف للمنتج.

أراد مختبر فرنام تطوير منتج كلي يتمتع بخصائص الخلط والقوة والمسامية المثلى ، وإيجاد طريقة لجعله من كمية كبيرة من النفايات.

رماد الفحم - منتج ثانوي لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم والتي يتم الحصول عليها نتيجة حرق الفحم. كل عام ، يتم إرسال مئات الأطنان من الرماد إلى مكب النفايات. يعتقد الباحثون في جامعة دريكسيل أنهم وجدوا استخدام بقايا مسحوقية. انهم واثقون من أن الرماد يمكن أن يجعل الخرسانة أكثر دواما وخالية من الشقوق.

شركة تطوير فرنام

وقال فارنام (مؤسس الفكرة): "كان الحل الذي توصلنا إليه هو معالجة نفايات رماد الفحم في مجمل مسامي وخفيف الوزن مع أداء فائق يمكن إنتاجه بتكلفة أقل من الخيارات الطبيعية والاصطناعية الحالية".

ثبت علميا أن المضافات المقدمة ستزيد بشكل كبير من عمر خدمة الخرسانة ، وتجعلها أقوى بكثير. تم تطوير مفهوم التصلب الداخلي في العقد الماضي ؛ يتم استخدام مجموعة خفيفة الوزن يسهل اختراقها لتسهيل عملية المعالجة. يمكن أن تحافظ المادة المضافة على مستوى ثابت من الرطوبة داخل الخرسانة لمساعدتها في الشفاء من الداخل.

سيليكات الكالسيوم في الخرسانة

المجالات الصغيرة مصنوعة من سيليكات الكالسيوم بواسطة علماء من جامعة رايس. ثبت أن الاختراع سيساعد في الحصول على خرسانة أكثر متانة وصديقة للبيئة ، مع خواص ميكانيكية محسنة (القوة والصلابة والمرونة والمتانة) من أسمنت بورتلاند ، وهو الموثق الأكثر استخدامًا في الخرسانة. يتراوح حجم الكرة بين 100 و 500 نانومتر. استخدامها يعد بتقليل كثافة الطاقة في إنتاج الأسمنت (أحد أكثر أنواع الخرسانة شيوعًا). يدعي Shahsavardi أن المجالات مناسبة لهندسة أنسجة العظام ، والعزل ، والسيراميك والتطبيقات المركبة ، وكذلك الأسمنت.

وفقًا لشاهسافاردي ، ستساهم زيادة قوة الاسمنت في:

• تقليل وزن الخرسانة.
• أقل استهلاك المواد.
• انخفاض استهلاك الطاقة أثناء إنتاج الخرسانة.
• الحد من انبعاثات الكربون أثناء عملية التصنيع.

قال العالم إن حجم وشكل الجزيئات ككل لها تأثير كبير على الخواص الميكانيكية ومتانة المواد السائبة مثل الخرسانة.

ملموسة الاطارات المعاد تدويرها

طور مهندسو UBC نوعًا أكثر مرونة من الخرسانة باستخدام الإطارات المعاد تدويرها. يمكن استخدام المادة في الهياكل الخرسانية مثل المباني والطرق والسدود والجسور. في الوقت نفسه ، سيتم تقليل حجم النفايات في مدافن النفايات بشكل كبير.

جرب الباحثون بنسب مختلفة من ألياف الإطارات المعاد تدويرها وغيرها من المواد المستخدمة في الخرسانة - الاسمنت والرمل والماء - قبل أن يجدوا المزيج المثالي. يتكون من 0.35٪ من ألياف الإطارات. في الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا وإسبانيا والبرازيل والصين ، توجد بالفعل طرق أسفلت بمطاط متفتت من إطارات محطمة.لقد ثبت أن وجود هذه الجزيئات قد ساهم في تحسين مرونة الخرسانة وتوسيع عمر الخدمة.

نتائج اختبار الخرسانة الاطارات

أكدت الاختبارات المعملية أن الخرسانة المسلحة بالألياف تقلل التكسير بأكثر من 90 في المائة مقارنة بالمزيج الكلاسيكي. ويرجع ذلك إلى ألياف البوليمرات التي تتداخل مع الشقوق أثناء تكوينها ، مما يساعد على حماية الهيكل وإطالة عمر الخدمة.

معظم الإطارات البالية للتخلص منها. وقال بانتيا ، مدير الأبحاث في جامعة كولومبيا البريطانية "إن إضافة الألياف إلى الخرسانة يمكن أن تقلل من بصمة الكربون في صناعة الإطارات ، فضلاً عن تقليل الانبعاثات في صناعة البناء ، لأن إنتاج الأسمنت يعد مصدرًا مهمًا لانبعاثات غازات الدفيئة".

تم استخدام الخرسانة الجديدة لمواجهة الخطوات أمام مبنى ماكميلان في حرم جامعة كولومبيا البريطانية. يراقب فريق بنثيا حالته بواسطة أجهزة استشعار مدمجة في الخرسانة ، ومراقبة تطور التوتر والشقوق وعوامل أخرى. في الوقت الحالي ، تؤكد نتائج المراقبة نتائج الاختبارات المعملية وتشير إلى انخفاض كبير في التكسير.

كيفية تجنب تدمير الخرسانة من حامض الكبريتيك؟

تؤثر الآثار الجوية والكيميائية على الطلاء الخرساني سلبًا على حالته. يمكن تجنب إتلاف الخرسانة من حمض الكبريتيك من خلال إيجاد طرق لمنع امتصاص سلائف الغاز في الخرسانة. خلال بحثه ، اكتشف ماثيو لاسيتش أنه من أجل حماية البنية التحتية للخرسانة من الآثار الضارة ، هناك حاجة إلى معالجة أولية موجهة إلى مواقع الامتزاز في هيدرات الأسمنت ، حيث يتم ربط معظم جزيئات كبريتيد الهيدروجين. ومع ذلك ، قد يكون هذا النهج الصعب بسبب استخدامها على نطاق واسع.

الهيكل المسامي يجعل الخرسانة عرضة لامتصاص الغاز الطبيعي. في دراستهم ، أجرى الباحثون تحليلًا للنانو على أساس محاكاة مونت كارلو لمحاكاة انتقال جزيئات الغاز إلى بنية هيدرات الأسمنت. تشير نماذجهم إلى أن الامتصاص الجيد للهيدرات الأسمنتية يتطلب مزيجًا معينًا من حجم الجزيء ومساحة السطح.