6 חידושים ומודרניזציות של בטון

בטון מתייחס לחומרי בנייה מאבן (מלאכותית) המיוצרים במיוחד. הם מורכבים ממים, מעיקים (לרוב - מלט) ומילוי בגדלים שונים. בטון הוא אחד מחומרי הבנייה הנפוצים ביותר בעולם. זהו החומר הנבחר לרוב הכבישים הגדולים החדשים, הבניינים, הגשרים והמבנים הרבים האחרים בגלל עמידותו וקלות השימוש היחסית. הטכנולוגיות אינן עומדות בשקט, צוותי המחקר עורכים מחקר חדש עם החומר שהוצג, כתוצאה מעבודתם מופיעים פיתוחים חדשים.

בטון עשוי עץ: מציאות או מיתוס?

בעבר עץ היה אחד מחומרי הבנייה הנפוצים ביותר, אך כיום הוא הוחלף בתערובות בטון. פיתוח פעיל של טכנולוגיות אפשר לשלב שני סוגים של חומרים, ליצירת תערובת משולבת של עץ ובטון.

תוכנית העץ הלאומית לשווייצרי משאבים (NRP 66) מתמקדת ביצירת תערובת ייחודית. חוקרים שוויצרים הצליחו לפתח גישה רדיקלית לשילוב של עץ ובטון: הם מייצרים בטון עמיד, 50 אחוז מהם עשוי עץ. התוכן הגבוה של העץ בתערובת הבטון תרם לבידוד תרמי טוב של החומר מבלי לפגוע בהתנגדות האש.

ההבדל העיקרי בין התערובת המתוארת לבטון קלאסי הוא החלפת חצץ ו חול עץ משובח.

ביצוע בטון צף

"הם שוקלים לא יותר מחצי ממה שמשקלו של בטון רגיל - הקלים שבהם אפילו צפים!", אומר מארגן המחקר. בנוסף, לאחר הפירוק ניתן לעשות שימוש חוזר בחומרים כדלק לחום וחשמל. למרות עמידה בדרישות בטיחות האש ניתן לשרוף חומרי בניין בשילוב עם פסולת אחרת.

תוצאות בדיקות המתח אישרו כי בטון העץ החדש מתאים לייצור לוחות ולוחות קיר ויכול להפוך לחומר למבנים נושאי עומס בבנייה. במהלך המחקרים הקרובים, נדרש לגלות באילו תחומים עדיף ליישם סוג מסוים של עץ-בטון מורכב ושיטות יעילות לייצורו. לדברי דייא זוויקי (מארגן), רמת הידע הנדרשת לשימוש נרחב עדיין מוגבלת מדי.

בטון גרפן מהפכני

גרפן הוא שינוי פחמן שצובר פופולריות לאחרונה. מומחים מאוניברסיטת אקסטר פיתחו טכניקה חדשנית באמצעות ננו-הנדסה כדי להכניס גרפן לייצור הקלאסי של תערובות בטון. טכנולוגיה ייחודית יצרה בטון עמיד, ידידותי לסביבה ועמיד. בנוסף, עמידות המים גדלה משמעותית. בדיקת החומר המיוצר הוכיחה כי היא עומדת במלואה בתקני הבנייה הבריטית והאירופית.

חשוב לציין כי התרכיז החדש מחוזק הגרפן הפחית משמעותית את טביעת הרגל הפחמית של שיטות ייצור בטון מסורתיות, והפך אותו ליותר בר-קיימא וידידותי לסביבה. במקביל הופחתה משמעותית פליטת הפחמן (ב -446 ק"ג / ט), וכמות החומרים הדרושים ליצירת בטון הופחתה ב -50 אחוז.מרבית המדענים בטוחים כי הטכניקה החדשה תאפשר הכנסת חומרי ננו חדשים לבטון, ובכך לחדש את ענף הבנייה העולמי.

החיפוש אחר שיטות בנייה ירוקה הוא צעד בדרך להפחתת פליטת פחמן ברחבי העולם ודרך לשמירה על הסביבה. זו השקעה חשובה ביצירת ענף בנייה פרוגרסיבי לעתיד.

אפר פחם בבטון

קשה להשיג את תכולת הלחות המדויקת בתוך הבטון, מכיוון שהאבקה והאגרגטים יוצרים מטריצה ​​צמנטית צפופה, מה שיוצר קשיים לתנועת הלחות לאחר תחילת הייבוש. בנוסף, תנאים אטמוספריים מיוחדים נדרשים לייבוש. אם המשטח החיצוני של הבטון מתייבש לפני שהחלק הפנימי מתקשה, זה יכול להוביל למבנה חלש יותר של המוצר.

המעבדה של פרנם רצתה לפתח מוצר מצטבר שיהיה בעל מאפייני ערבוב, חוזק ונקבוביות אופטימליים, ולמצוא דרך להפוך אותו מכמות גדולה של פסולת.

אפר פחם - תוצר לוואי של תחנות כוח פחם, המתקבל כתוצאה משריפת פחם. מדי שנה נשלחים מאות טונות אפר למזבלה. חוקרים מאוניברסיטת דרקסל מאמינים כי מצאו את השימוש בשאריות אבקתיות. הם בטוחים כי אפר יכול להפוך את הבטון ליותר עמיד וללא סדק.

פיתוח חברה פרנם

פארנם (מייסד הרעיון) אמר "הפיתרון שעליו מצאנו היה עיבוד פסולת אפר פחם למכלול נקבובי וקל משקל עם ביצועים מעולים שניתן לייצר במחיר נמוך יותר מהאפשרויות הקיימות בטבע וסינתטי."

הוכח מדעית כי התוסף המוצג יגדיל משמעותית את חיי השירות של הבטון, ויהפוך אותו לחזק בהרבה. הרעיון של התקשות פנימית פותח בעשור האחרון; מצבר קל משקל נקבובי משמש להקל על תהליך הריפוי. התוסף יכול לשמור על רמת לחות קבועה בתוך הבטון כדי לעזור לו לרפא באופן שווה מבפנים.

סידן סיליקט בבטון

כדורי מיקרו עשוי מסידן סיליקט פותחו על ידי מדענים מאוניברסיטת רייס. הוכח שההמצאה תעזור להשיג בטון עמיד יותר וידידותי לסביבה, עם תכונות מכניות משופרות (חוזק, קשיות, גמישות ועמידות) מאשר מלט פורטלנד, הקלסר הנפוץ ביותר המשמש בבטון. גודל הכדורים בקוטר 100 עד 500 ננומטר. השימוש בהם מבטיח להפחית את עוצמת האנרגיה של ייצור המלט (אחד הקלסרים הנפוצים בבטון). שחסברדי טוען כי התחומים מתאימים להנדסת רקמות עצם, לבידוד, לקרמיקה וליישומים מורכבים, כמו גם למלט.

לדברי שחסברדי, עלייה בחוזק המלט תתרום ל:

• הפחיתו את משקל הבטון.
• פחות צריכת חומרים.
• צריכת אנרגיה מופחתת במהלך ייצור בטון.
• הפחתת פליטת פחמן במהלך תהליך הייצור.

המדען אמר כי לגודל ולצורת החלקיקים בכללותם יש השפעה משמעותית על התכונות המכניות ועמידותם של חומרים בתפזורת כמו בטון.

בטון צמיג ממוחזר

מהנדסי UBC פיתחו סוג בטון עמיד יותר באמצעות צמיגים ממוחזרים. החומר יכול לשמש למבני בטון כמו בניינים, כבישים, סכרים וגשרים. במקביל, נפח הפסולת במזבלות יופחת משמעותית.

החוקרים ניסו פרופורציות שונות של סיבי צמיגים ממוחזרים וחומרים אחרים המשמשים בבטון - מלט, חול ומים - לפני שמצאו את התערובת המושלמת. זה מורכב מ- 0.35% מסיבי הצמיג. בארצות הברית, גרמניה, ספרד, ברזיל וסין יש כבר דרכי אספלט עם גומי פירורי מצמיגים כתושים.הוכח כי נוכחותם של חלקיקים אלה תרמה לשיפור גמישות הבטון והארכת חיי השירות שלו.

תוצאות בדיקות בטון לצמיגים

בדיקות מעבדה אישרו כי בטון מזוין סיבי מקטין את הסדקים ביותר מ- 90 אחוזים בהשוואה לתערובת הקלאסית. זה נובע מסיבי הפולימר החופפים את הסדקים בעת היווצרותם, ועוזרים להגן על המבנה ולהאריך את חיי השירות שלו.

"מרבית הצמיגים השחוקים מיועדים לסילוק. הוספת סיבים לבטון יכולה להפחית את טביעת הרגל הפחמית של ענף הצמיגים, כמו גם להפחית את הפליטות בענף הבנייה, שכן ייצור המלט הוא מקור משמעותי לפליטת גזי חממה, "אמר בנטיה, מנהל המחקר של UBC.

שימש בטון חדשמול מדרגות מול בניין מקמילן בקמפוס UBC. צוות Banthia עוקב אחר מצבו באמצעות חיישנים המוטמעים בבטון, ועוקבים אחר התפתחות לחץ, סדקים וגורמים אחרים. כרגע, תוצאות התצפית מאשרות את תוצאות בדיקות המעבדה ומצביעות על ירידה משמעותית בסדקים.

כיצד ניתן למנוע הרס בטון מחומצה גופרתית?

ההשפעות האטמוספריות והכימיות על ציפוי הבטון משפיעות לרעה על מצבו. ניתן להימנע מהרס בטון מחומצה גופרתית על ידי מציאת דרכים למנוע את ספיגת מבשר הגז שלו לבטון. במהלך מחקריו גילה מתיו לסיץ 'כי על מנת להגן על תשתית הבטון מפני השפעות קורוזיביות, יש צורך בטיפול מקדים המכוון לאתרי הספיחה במלט הידרט, שם מחוברים רוב מולקולות המימן הגופרידי. עם זאת, גישה זו עשויה להיות קשה בגלל השימוש הנרחב בה.

המבנה הנקבובי הופך את הבטון לפגיע לספיחת הגז הטבעי. במחקרם ערכו המחברים ניתוח ננומטרי על בסיס הדמיות מונטה קרלו על מנת לדמות את נדידת מולקולות הגז למבנה של מלט הידרט. הדוגמנות שלהם מציעה כי לשם ספיגה טובה של מלט מימה נדרש שילוב מסוים של גודל מולקולה ושטח פנים.