6 innovazioni e ammodernamenti del calcestruzzo

Il calcestruzzo si riferisce a materiali da costruzione in pietra (artificiali) appositamente creati. È costituito da acqua, un astringente (il più delle volte - cemento) e riempitivi di diverse dimensioni. calcestruzzo è uno dei materiali da costruzione più utilizzati al mondo. Questo è il materiale di scelta per la maggior parte delle nuove strade, edifici, ponti e molte altre strutture a causa della sua durata e relativa facilità d'uso. Le tecnologie non si fermano, i team di ricerca conducono nuove ricerche con il materiale presentato, a seguito del loro lavoro, appaiono nuovi sviluppi.

Calcestruzzo fatto di legno: realtà o mito?

In precedenza, il legno era uno dei materiali da costruzione più comuni, ma oggi è stato sostituito da miscele di cemento. Lo sviluppo attivo delle tecnologie ha permesso di combinare 2 tipi di materiali, creando una miscela combinata di legno e cemento.

Il Programma nazionale svizzero sulle risorse di legno (NRP 66) si concentra sulla creazione di una miscela unica. I ricercatori svizzeri sono riusciti a sviluppare un approccio radicale alla combinazione di legno e cemento: producono cemento resistente, il 50% dei quali è realizzato in legno. L'alto contenuto di legno nella miscela di calcestruzzo ha contribuito a un buon isolamento termico del materiale senza compromettere la resistenza al fuoco.

La principale differenza tra la miscela descritta e il calcestruzzo classico è la sostituzione di ghiaia e sabbia legno a grana fine.

Fare calcestruzzo galleggiante

"Non pesano più della metà di quanto pesa il normale cemento - il più leggero dei quali galleggia!", Afferma l'organizzatore della ricerca. Inoltre, dopo lo smantellamento, i materiali possono essere riutilizzati come combustibile per il calore e l'elettricità. Nonostante il rispetto dei requisiti di sicurezza antincendio il materiale da costruzione può essere bruciato insieme ad altri rifiuti.

I risultati delle prove di stress hanno confermato che il nuovo calcestruzzo di legno è adatto per la produzione di lastre e pannelli murali e può diventare un materiale per strutture portanti nelle costruzioni. Nel corso dei prossimi studi, è necessario scoprire in quali aree è meglio applicare un certo tipo di composito legno-cemento e metodi efficaci per la sua produzione. Secondo Daya Zwiki (organizzatore), il livello di conoscenza richiesto per un uso diffuso è ancora troppo limitato.

Rivoluzionario calcestruzzo di grafene

Il grafene è una modifica del carbonio che sta guadagnando popolarità di recente. Esperti dell'Università di Exeter hanno sviluppato una tecnica innovativa che utilizza la nano-ingegneria per introdurre il grafene nella produzione classica di miscele di calcestruzzo. Una tecnologia unica ha creato calcestruzzo durevole, ecologico e resistente. Inoltre, la resistenza all'acqua è aumentata in modo significativo. Il collaudo del materiale prodotto ha dimostrato la piena conformità agli standard di costruzione britannici ed europei.

È importante notare che il nuovo concentrato rinforzato con grafene ha ridotto significativamente l'impronta di carbonio dei tradizionali metodi di produzione di calcestruzzo, rendendolo più sostenibile e rispettoso dell'ambiente. Allo stesso tempo, le emissioni di carbonio sono state significativamente ridotte (di 446 kg / t) e la quantità di materiali necessari per creare calcestruzzo è stata ridotta del 50 percento.La maggior parte degli scienziati è fiduciosa che la nuova tecnica consentirà l'introduzione di nuovi nanomateriali nel calcestruzzo, modernizzando così l'industria delle costruzioni globale.

La ricerca di metodi di bioedilizia è un passo verso la riduzione delle emissioni di carbonio in tutto il mondo e un modo per proteggere l'ambiente. Questo è un investimento importante nella creazione di un'industria delle costruzioni progressiva per il futuro.

Cenere di carbone in cemento

È difficile ottenere l'esatto contenuto di umidità all'interno del calcestruzzo, perché la polvere e gli aggregati formano una densa matrice cementizia, che crea difficoltà al movimento dell'umidità dopo l'inizio dell'essiccazione. Inoltre, per l'asciugatura sono necessarie condizioni atmosferiche speciali. Se la superficie esterna del calcestruzzo si asciuga prima che la parte interna si indurisca, ciò può portare a una struttura più debole del prodotto.

Il laboratorio di Farnam voleva sviluppare un prodotto aggregato che avrebbe caratteristiche di miscelazione, resistenza e porosità ottimali e trovare un modo per farlo da una grande quantità di rifiuti.

Cenere di carbone - un sottoprodotto di centrali elettriche a carbone, ottenuto dalla combustione del carbone. Ogni anno, centinaia di tonnellate di cenere vengono inviate in una discarica. I ricercatori della Drexel University credono di aver trovato l'uso di un residuo in polvere. Sono fiduciosi che la cenere possa rendere il calcestruzzo più resistente e privo di crepe.

Sviluppo aziendale Farnam

"La soluzione che abbiamo trovato è stata la trasformazione dei rifiuti di cenere di carbone in un aggregato poroso e leggero con prestazioni superiori che possono essere prodotte a un costo inferiore rispetto alle opzioni naturali e sintetiche esistenti", ha affermato Farnam (fondatore dell'idea).

È scientificamente provato che l'additivo presentato aumenterà significativamente la durata del calcestruzzo, rendendolo molto più forte. Il concetto di indurimento interno è stato sviluppato nell'ultimo decennio; per facilitare il processo di indurimento viene utilizzato un aggregato leggero poroso. L'additivo può mantenere un livello costante di umidità all'interno del calcestruzzo per aiutarlo a curare uniformemente dall'interno.

Silicato di calcio in calcestruzzo

Micro sfere realizzati in silicato di calcio sono stati sviluppati da scienziati della Rice University. È dimostrato che l'invenzione aiuterà ad ottenere un calcestruzzo più durevole ed ecologico, con proprietà meccaniche migliorate (resistenza, durezza, elasticità e durata) rispetto al cemento Portland, il legante più comune usato nel calcestruzzo. La dimensione delle sfere ha un diametro compreso tra 100 e 500 nanometri. Il loro utilizzo promette di ridurre l'intensità energetica della produzione di cemento (uno dei leganti più comuni nel calcestruzzo). Shahsavardi afferma che le sfere sono adatte per ingegneria del tessuto osseo, isolamento, ceramica e applicazioni composite, nonché cemento.

Secondo Shahsavardi, un aumento della resistenza del cemento contribuirà a:

• Ridurre il peso del calcestruzzo.
• Meno consumo di materiale.
• Riduzione del consumo di energia durante la produzione di calcestruzzo.
• Riduzione delle emissioni di carbonio durante il processo di fabbricazione.

Lo scienziato ha affermato che le dimensioni e la forma delle particelle nel loro insieme hanno un impatto significativo sulle proprietà meccaniche e sulla durata dei materiali sfusi come il cemento.

Calcestruzzo per pneumatici riciclato

Gli ingegneri UBC hanno sviluppato un tipo di calcestruzzo più resistente utilizzando pneumatici riciclati. La sostanza può essere utilizzata per strutture in cemento armato come edifici, strade, dighe e ponti. Allo stesso tempo, il volume dei rifiuti nelle discariche sarà notevolmente ridotto.

I ricercatori hanno sperimentato varie proporzioni di fibre di pneumatici riciclate e altri materiali utilizzati nel calcestruzzo - cemento, sabbia e acqua - prima di trovare il mix perfetto. È costituito dallo 0,35% di fibre di pneumatici. Negli Stati Uniti, in Germania, Spagna, Brasile e Cina ci sono già strade asfaltate con gomma sbriciolata da pneumatici frantumati.È dimostrato che la presenza di queste particelle ha contribuito a migliorare l'elasticità del calcestruzzo e ad allungarne la durata.

Risultati dei test sul calcestruzzo degli pneumatici

Test di laboratorio hanno confermato che il calcestruzzo fibrorinforzato riduce le fessurazioni di oltre il 90 percento rispetto al mix classico. Ciò è dovuto alle fibre polimeriche che si sovrappongono alle fessurazioni man mano che si formano, contribuendo a proteggere la struttura e prolungarne la durata.

“La maggior parte dei pneumatici usurati è destinata allo smaltimento. L'aggiunta di fibre al calcestruzzo può ridurre l'impronta di carbonio del settore dei pneumatici, oltre a ridurre le emissioni nel settore delle costruzioni, poiché la produzione di cemento è una fonte significativa di emissioni di gas a effetto serra ", ha affermato Bantia, direttore della ricerca di UBC.

È stato utilizzato nuovo calcestruzzofronte dei gradini di fronte all'edificio Macmillan nel campus UBC. Il team Banthia monitora le sue condizioni con sensori incorporati nel calcestruzzo, monitorando lo sviluppo di stress, crepe e altri fattori. Al momento, i risultati dell'osservazione confermano i risultati delle prove di laboratorio e indicano una significativa riduzione del cracking.

Come evitare la distruzione del calcestruzzo dall'acido solforico?

Gli effetti atmosferici e chimici sul rivestimento in calcestruzzo influiscono negativamente sulle sue condizioni. La distruzione del calcestruzzo dall'acido solforico può essere evitata trovando modi per prevenire l'adsorbimento del suo precursore di gas nel calcestruzzo. Nel corso della sua ricerca, Matthew Lasic ha scoperto che, al fine di proteggere l'infrastruttura di calcestruzzo dalle influenze corrosive, è necessario un trattamento preliminare mirato ai siti di adsorbimento nell'idrato di cemento, dove sono attaccate la maggior parte delle molecole di idrogeno solforato. Tuttavia, questo approccio può essere difficile a causa del loro uso diffuso.

La struttura porosa rende il calcestruzzo vulnerabile all'adsorbimento del gas naturale. Nel loro studio, gli autori conducono analisi su scala nanometrica basate su simulazioni Monte Carlo per simulare la migrazione delle molecole di gas nella struttura dell'idrato di cemento. La loro modellizzazione suggerisce che per un buon assorbimento del cemento idrato è necessaria una certa combinazione di dimensioni delle molecole e area superficiale.