6 innovaatiota ja betonin modernisointia

Betoni tarkoittaa erityisesti luotuja (keinotekoisia) kivirakennusmateriaaleja. Se koostuu vedestä, supistavasta (useimmiten - sementti) ja erikokoiset täyteaineet. betoni on yksi eniten käytettyjä rakennusmateriaaleja maailmassa. Tämä on valittu materiaali useimmille uusille suurille teille, rakennuksille, siltoille ja monille muille rakenteille kestävyyden ja suhteellisen helpon käytön vuoksi. Teknologiat eivät ole paikallaan, tutkimusryhmät tekevät uutta tutkimusta esitetyllä materiaalilla, työnsä seurauksena ilmestyy uusi kehitys.

Puubetoni: todellisuus vai myytti?

Aikaisemmin puu oli yksi yleisimmistä rakennusmateriaaleista, mutta tänään se korvattiin betoniseoksilla. Teknologioiden aktiivinen kehittäminen on mahdollistanut kahden tyyppisten materiaalien yhdistämisen, jolloin muodostuu yhdistetty puu ja betoni.

Sveitsin kansallinen puurahaohjelma (NRP 66) keskittyy ainutlaatuisen sekoituksen luomiseen. Sveitsiläiset tutkijat ovat onnistuneet kehittämään radikaalin lähestymistavan puun ja betonin yhdistelmään: he valmistavat kestävää betonia, josta 50 prosenttia on puuta. Betoniseoksen korkea puupitoisuus vaikutti materiaalin hyvään lämmöneristykseen vaarantamatta palonkestävyyttä.

Tärkein ero kuvatun seoksen ja klassisen betonin välillä on soran ja betonin korvaaminen hiekka hienorakeinen puu.

Kelluvan betonin valmistus

"Ne painavat enintään puolet tavallisen betonin painosta - kevyin niistä jopa kelluu!", Sanoo tutkimuksen järjestäjä. Lisäksi materiaalit voidaan purkamisen jälkeen käyttää uudelleen lämmön ja sähkön polttoaineena. Paloturvallisuusvaatimusten noudattamisesta huolimatta rakennusmateriaali voidaan polttaa yhdessä muiden jätteiden kanssa.

Stressitestien tulokset vahvistivat, että uusi puubetooni soveltuu laattojen ja seinäpaneelien valmistukseen ja että siitä voi tulla rakennuksen kantavien rakenteiden materiaali. Tulevien tutkimusten aikana on selvitettävä, millä alueilla on parempi soveltaa tietyn tyyppistä puu-betonikomposiittia ja tehokkaita menetelmiä sen tuottamiseksi. Daya Zwikin (järjestäjä) mukaan laajaan käyttöön vaadittava tietotaso on edelleen liian rajallinen.

Vallankumouksellinen grafeenbetoni

Grafeeni on hiilimuunnos, joka on saanut suosiota viime aikoina. Exeterin yliopiston asiantuntijat ovat kehittäneet nanoteknologiaa hyödyntävän innovatiivisen tekniikan grafeenin tuomiseksi betoniseosten klassiseen tuotantoon. Ainutlaatuinen tekniikka on luonut kestävän, ympäristöystävällisen ja kestävän betonin. Lisäksi vedenkestävyys on lisääntynyt huomattavasti. Tuotetun materiaalin testaaminen on osoittanut olevan Yhdistyneen kuningaskunnan ja Euroopan rakennusstandardien mukainen.

On tärkeätä huomata, että uusi grafeenilla vahvistettu tiiviste vähensi merkittävästi perinteisten betonintuotantomenetelmien hiilijalanjälkeä tekemällä siitä kestävämmän ja ympäristöystävällisemmän. Samaan aikaan hiilidioksidipäästöt vähenivät merkittävästi (446 kg / t), ja betonin luomiseen tarvittavien materiaalien määrä väheni 50 prosentilla.Useimmat tutkijat ovat vakuuttuneita siitä, että uusi tekniikka mahdollistaa uusien nanomateriaalien tuomisen betoniin, mikä nykyaikaistaa globaalia rakennusteollisuutta.

Vihreiden rakennusmenetelmien etsiminen on askel kohti hiilidioksidipäästöjen vähentämistä maailmanlaajuisesti ja tapa suojella ympäristöä. Tämä on tärkeä investointi edistyksellisen rakennusalan luomiseen tulevaisuudelle.

Hiilen tuhka betonissa

Tarkkaa kosteuspitoisuutta betonin sisällä on vaikea saada, koska jauhe ja aggregaatit muodostavat tiheän sementtimatriisin, mikä vaikeuttaa kosteuden liikkumista sen alkaessa kuivua. Lisäksi kuivaamiseen vaaditaan erityisiä ilmakehän olosuhteita. Jos betonin ulkopinta kuivuu ennen kuin sisäosa kovettuu, tämä voi johtaa tuotteen heikompaan rakenteeseen.

Farnamin laboratorio halusi kehittää aggregaattituotteen, jolla olisi optimaaliset sekoittumis-, lujuus- ja huokoisuusominaisuudet, ja löytää tapa tehdä se suuresta määrästä jätettä.

Hiilen tuhka - kivihiilivoimaloiden sivutuote, joka saadaan hiilen polttamisen seurauksena. Joka vuosi satoja tonneja tuhkaa lähetetään kaatopaikalle. Drexelin yliopiston tutkijat uskovat löytäneensä jauhemaisen jäännöksen käytön. He ovat vakuuttuneita siitä, että tuhka voi tehdä betonista kestävämmän ja halkeilemattomamman.

Yrityksen kehitys Farnam

"Ratkaisemme, jonka keksimme, oli kivihiilituhkan prosessointi huokoiseksi, kevyeksi kiviaineeksi, jolla on erinomainen suorituskyky ja jota voidaan tuottaa halvemmalla kuin nykyiset luonnolliset ja synteettiset vaihtoehdot", sanoi Farnam (idean perustaja).

Tieteellisesti on todistettu, että esitelty lisäaine lisää huomattavasti betonin käyttöikää, tekee siitä paljon vahvemman. Sisäisen kovettumisen käsite kehitettiin viimeisen vuosikymmenen aikana. Kovetusprosessin helpottamiseksi käytetään huokoista kevyttä kiviainesta. Lisäaine voi ylläpitää jatkuvaa kosteustasoa betonin sisällä auttaakseen sitä kovettumaan tasaisesti sisältä.

Kalsiumsilikaatti betonissa

Mikropalloja Rice Universityn tutkijat ovat kehittäneet kalsiumsilikaatista valmistettuja. On todistettu, että keksintö auttaa saamaan kestävämmän ja ympäristöystävällisemmän betonin, jolla on parannetut mekaaniset ominaisuudet (lujuus, kovuus, joustavuus ja kestävyys) kuin portlandsementti, yleisin betonissa käytetty sideaine. Pallojen koko on halkaisijaltaan 100 - 500 nanometriä. Niiden käyttö lupaa vähentää sementintuotannon (yksi betonin yleisimmistä sideaineista) energiaintensiteettiä. Shahsavardi väittää, että pallot soveltuvat luukudostekniikkaan, eristykseen, keramiikkaan ja komposiittisovelluksiin sekä sementtiin.

Shahsavardin mukaan sementin lujuuden lisääminen myötävaikuttaa:

• Vähennä betonin painoa.
• Vähemmän materiaalin kulutusta.
• Pienempi energiankulutus betonintuotannon aikana.
• Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen valmistusprosessin aikana.

Tutkija sanoi, että hiukkasten koko ja muoto kokonaisuutena vaikuttavat merkittävästi bulkkimateriaalien, kuten betonin, mekaanisiin ominaisuuksiin ja kestävyyteen.

Kierrätetty rengasbetoni

UBC: n insinöörit ovat kehittäneet joustavamman betonityypin kierrätysrenkaita käyttämällä. Aine voidaan käyttää betonirakenteisiin, kuten rakennuksiin, teihin, patoihin ja siltoihin. Samalla kaatopaikoilla syntyvän jätteen määrä vähenee merkittävästi.

Tutkijat kokeilivat eri suhteissa kierrätettyjä rengaskuituja ja muita betonissa käytettyjä materiaaleja - sementtiä, hiekkaa ja vettä - ennen kuin he löysivät täydellisen sekoituksen. Se koostuu 0,35% rengaskuiduista. Yhdysvalloissa, Saksassa, Espanjassa, Brasiliassa ja Kiinassa on jo asfalttiteitä, joissa on murskattua rengasta.On osoitettu, että näiden hiukkasten läsnäolo on osaltaan parantanut betonin joustavuutta ja pidentänyt sen käyttöikää.

Rengasbetonitestitulokset

Laboratoriotestit ovat vahvistaneet, että kuitulujitetut betonit vähentävät halkeilua yli 90 prosenttia klassiseen seokseen verrattuna. Tämä johtuu polymeerikuiduista, jotka menevät päällekkäin halkeamien kanssa, mikä auttaa suojaamaan rakennetta ja pidentämään sen käyttöikää.

”Suurin osa kuluneista renkaista on tarkoitettu hävitettäväksi. Kuitujen lisääminen betoniin voi vähentää rengasteollisuuden hiilijalanjälkeä ja vähentää myös rakennusteollisuuden päästöjä, koska sementintuotanto on merkittävä kasvihuonekaasupäästöjen lähde ”, UBC: n tutkimusjohtaja Bantia kertoi.

Uusi betoni käytettiinaskelmien edessä UBC-kampuksella sijaitsevan Macmillan-rakennuksen edessä. Banthia-joukkue tarkkailee sen kuntoa betoniin upotettujen anturien avulla seuraamalla stressin, halkeamien ja muiden tekijöiden kehitystä. Tällä hetkellä havainnon tulokset vahvistavat laboratoriotestien tulokset ja osoittavat halkeilun vähentyneen merkittävästi.

Kuinka välttää betonin tuhoutuminen rikkihaposta?

Ilmakehän ja kemialliset vaikutukset betonipinnoitteeseen vaikuttavat haitallisesti sen tilaan. Betonin tuhoaminen rikkihaposta voidaan välttää etsimällä tapoja estää sen esiasteen adsorptio betoniin. Tutkimuksensa aikana Matthew Lasic havaitsi, että betonin infrastruktuurin suojelemiseksi syövyttäviltä vaikutuksilta vaaditaan alustava käsittely sementtihydraatin adsorptiopaikoille, joihin suurin osa rikkivetymolekyylejä kiinnittyy. Tämä lähestymistapa voi kuitenkin olla vaikea niiden laajan käytön vuoksi.

Huokoinen rakenne tekee betonista herkän maakaasun adsorptiolle. Tutkimuksensa tekijät suorittavat Monte Carlo -simulaatioihin perustuvan nanomittakaavan analyysin, jolla simuloidaan kaasumolekyylien kulkeutumista sementtihydraatin rakenteeseen. Niiden mallinnus viittaa siihen, että sementtihydraatin hyvään imeytymiseen tarvitaan tietty yhdistelmä molekyylikokoa ja pinta-alaa.