6 иновации и модернизации на бетона

Бетонът се отнася до специално създадени (изкуствени) каменни строителни материали. Състои се от вода, стягащо (най-често - цимент) и пълнители с различни размери. бетон е един от най-широко използваните строителни материали в света. Това е материалът за избор за повечето нови големи пътища, сгради, мостове и много други конструкции поради неговата трайност и относителна лекота на използване. Технологиите не стоят неподвижно, изследователските екипи провеждат нови изследвания с представения материал, в резултат на тяхната работа се появяват нови разработки.

Бетон, изработен от дърво: реалност или мит?

Преди това дървото е било един от най-разпространените строителни материали, но днес е заменено с бетонни смеси. Активното развитие на технологията позволи да се комбинират 2 вида материали, създавайки комбинирана смес от дърво и бетон.

Швейцарската национална програма за дървесни ресурси (NRP 66) се фокусира върху създаването на уникална смес. Швейцарските изследователи са успели да разработят радикален подход към комбинацията от дърво и бетон: те правят устойчив бетон, 50 процента от който е направен от дърво. Високото съдържание на дървесина в бетонната смес допринесе за добра топлоизолация на материала, без да се нарушава пожароустойчивостта.

Основната разлика между описаната смес и класическия бетон е подмяната на чакъл и пясък финозърнеста дървесина.

Изработка на плаващ бетон

„Те тежат не повече от половината от теглото на обикновения бетон - най-лекият от тях дори плава!“, Казва организаторът на научните изследвания. В допълнение, след демонтаж материалите могат да бъдат използвани повторно като гориво за топлина и електричество. Въпреки спазването на изискванията за пожарна безопасност строителният материал може да бъде изгорен във връзка с други отпадъци.

Резултатите от стрес тестове потвърдиха, че новият дървен бетон е подходящ за производство на плочи и стенни панели и може да се превърне в материал за носещи конструкции в строителството. В хода на предстоящите проучвания се изисква да се установи в кои области е по-добре да се прилага определен тип дърво-бетонен композит и ефективни методи за неговото производство. Според Daya Zwiki (организатор) нивото на знанията, необходими за широко приложение, все още е твърде ограничено.

Революционен графен бетон

Графенът е въглеродна модификация, която набира популярност напоследък. Експерти от Университета в Ексетер са разработили иновативна техника, използвайки нанотехника, за да въведат графен в класическото производство на бетонни смеси. Уникалната технология създаде устойчив, екологичен и издръжлив бетон. В допълнение, водоустойчивостта се е увеличила значително. Тестването на произведения материал доказа пълно съответствие с британските и европейските строителни норми.

Важно е да се отбележи, че новият подсилен с графен концентрат значително намали въглеродния отпечатък на традиционните методи за производство на бетон, правейки го по-устойчив и екологичен. В същото време въглеродните емисии бяха значително намалени (с 446 кг / т), а количеството материали, необходими за създаването на бетон, беше намалено с 50 процента.Повечето учени са уверени, че новата техника ще позволи въвеждането на нови нано-материали в бетон, като по този начин модернизира глобалната строителна индустрия.

Търсенето на методи за зелено строителство е стъпка към намаляване на въглеродните емисии в световен мащаб и начин за опазване на околната среда. Това е важна инвестиция в създаването на прогресивна строителна индустрия за бъдещето.

Въглища пепел в бетон

Трудно е да се получи точното съдържание на влага вътре в бетона, тъй като прахът и агрегатите образуват гъста циментова матрица, което създава трудности за движението на влагата, след като започне изсушаването. Освен това за сушенето са необходими специални атмосферни условия. Ако външната повърхност на бетона изсъхне преди вътрешната част да се втвърди, това може да доведе до по-слаба структура на продукта.

Лабораторията на Farnama искаше да разработи агрегиран продукт, който да има оптимални характеристики за смесване, здравина и порьозност и да намери начин да го направи от голямо количество отпадъци.

Въглищна пепел - страничен продукт от електроцентрали, работещи на въглища, който се получава в резултат на изгаряне на въглища. Всяка година стотици тонове пепел се изпращат на сметище. Изследователи от университета Дрексел смятат, че са открили използването на прахообразен остатък. Те са уверени, че пепелта може да направи бетона по-издръжлив и да не се напука.

Развитие на компанията Farnam

„Решението, което предложихме, беше преработката на отпадъците от въглищна пепел в порест, лек агрегат с превъзходни показатели, който може да бъде произведен на по-ниска цена от съществуващите естествени и синтетични възможности“, каза Фарнам (основател на идеята).

Научно доказано е, че представената добавка значително ще увеличи експлоатационния живот на бетона, ще го направи многократно по-здрав. Концепцията за вътрешно закаляване е разработена през последното десетилетие; използва се порест лек агрегат за улесняване на процеса на втвърдяване. Добавката може да поддържа постоянно ниво на влага вътре в бетона, за да му помогне да се втвърди равномерно отвътре.

Калциев силикат в бетон

Микро сфери изработени от калциев силикат, са разработени от учени от Райс университет. Доказано е, че изобретението ще помогне за получаване на по-устойчив и екологичен бетон, с подобрени механични свойства (здравина, твърдост, еластичност и издръжливост) в сравнение с портланд цимент, най-честото свързващо вещество, използвано в бетона. Размерът на сферите е от 100 до 500 нанометра в диаметър. Използването им обещава намаляване на енергоемкостта на производството на цимент (едно от най-често срещаните свързващи вещества в бетона). Shahsavardi твърди, че сферите са подходящи за инженерство на костна тъкан, изолация, керамика и композитни приложения, както и цимент.

Според Шахсаварди, увеличаването на силата на цимента ще допринесе за:

• Намалете теглото на бетона.
• По-малък разход на материали.
• Намален разход на енергия по време на производството на бетон.
• Намалете въглеродните емисии по време на производствения процес.

Ученият каза, че размерът и формата на частиците като цяло оказват значително влияние върху механичните свойства и издръжливостта на насипни материали като бетон.

Рециклиран бетон за гуми

UBC инженерите са разработили по-устойчив тип бетон, използвайки рециклирани гуми. Веществото може да се използва за бетонни конструкции като сгради, пътища, язовири и мостове. В същото време обемът на отпадъците на депата ще бъде значително намален.

Изследователите експериментират с различни пропорции на рециклирани влакна на гуми и други материали, използвани в бетона - цимент, пясък и вода - преди да намерят перфектната смес. Състои се от 0,35% влакна на гумите. В САЩ, Германия, Испания, Бразилия и Китай вече има асфалтирани пътища с гума от трохи от смачкани гуми.Доказано е, че присъствието на тези частици е допринесло за подобряване на еластичността на бетона и удължаване на експлоатационния му живот.

Резултати от теста за конкретни гуми

Лабораторните тестове потвърдиха, че железобетонът намалява напукване с повече от 90 процента в сравнение с класическата смес. Това се дължи на полимерните влакна, които припокриват пукнатините, докато се образуват, спомагайки за защита на конструкцията и удължаване на експлоатационния й живот.

„Повечето от износените гуми са за изхвърляне. Добавянето на влакна към бетона може да намали въглеродния отпечатък в индустрията на гумите, както и да намали емисиите в строителната индустрия, тъй като производството на цимент е важен източник на емисии на парникови газове “, каза Bantia, изследователски директор на UBC.

Нов бетон е използван заоблицовка на стъпала пред сградата на Macmillan в кампуса на UBC. Екипът на Banthia следи състоянието му със сензори, вградени в бетон, наблюдавайки развитието на стрес, пукнатини и други фактори. В момента резултатите от наблюдението потвърждават резултатите от лабораторни изследвания и показват значително намаляване на напукването.

Как да избегнем разрушаването на бетон от сярна киселина?

Атмосферното и химическото въздействие върху бетонното покритие влияе неблагоприятно на неговото състояние. Разрушаването на бетона от сярна киселина може да бъде избегнато, като се намерят начини да се предотврати адсорбцията на газовия му прекурсор в бетон. В хода на своите изследвания Матю Ласич установява, че за да се защити бетонната инфраструктура от корозия, е необходима предварителна обработка, насочена към адсорбционните места в циментов хидрат, където са прикрепени повечето молекули на сероводорода. Този подход обаче може да бъде труден поради широкото им използване.

Порестата структура прави бетона уязвим за адсорбция на природен газ. В своето проучване авторите провеждат анализ на наноразмери, базиран на симулации в Монте Карло, за да симулират миграцията на газови молекули в структурата на циментовия хидрат. Тяхното моделиране предполага, че за добро усвояване на циментовия хидрат е необходима определена комбинация от молекулен размер и повърхност.