6 naujovės ir betono modernizavimas

Betonas reiškia specialiai sukurtas (dirbtines) akmens statybines medžiagas. Jį sudaro vanduo, sutraukiantis (dažniausiai - cementas) ir įvairių dydžių užpildai. Betonas yra viena iš plačiausiai naudojamų statybinių medžiagų pasaulyje. Tai yra daugumos naujų kelių, pastatų, tiltų ir daugelio kitų konstrukcijų pasirinkta medžiaga dėl patvarumo ir santykinai lengvo naudojimo. Technologijos nestovi vietoje, tyrimų grupės atlieka naujus mokslinius tyrimus su pateikta medžiaga, todėl jų darbas rodo naujus pokyčius.

Betonas iš medžio: tikrovė ar mitas?

Anksčiau mediena buvo viena iš labiausiai paplitusių statybinių medžiagų, tačiau šiandien ją pakeitė betono mišiniai. Aktyvus technologijų vystymas leido derinti 2 rūšių medžiagas, sukuriant kombinuotą medžio ir betono mišinį.

Šveicarijos nacionalinėje medienos išteklių programoje (NRP 66) pagrindinis dėmesys skiriamas unikalaus mišinio kūrimui. Šveicarijos tyrėjams pavyko sukurti radikalų požiūrį į medienos ir betono derinį: jie gamina atsparų betoną, kurio 50 procentų yra pagaminta iš medžio. Didelis medienos kiekis betono mišinyje padėjo užtikrinti gerą medžiagos šilumos izoliaciją nepakenkiant atsparumui ugniai.

Pagrindinis skirtumas tarp aprašyto mišinio ir klasikinio betono yra žvyro ir smėlis smulkiagrūdė mediena.

Plaukiojančio betono gamyba

„Jie sveria ne daugiau kaip pusę to, ką sveria paprastas betonas - lengviausias iš jų net plūduriuoja!“ - sako tyrimų organizatorius. Be to, išardžius medžiagas, jos gali būti panaudotos kaip šiluma ir elektra. Nepaisant priešgaisrinės saugos reikalavimų laikymosi statybinė medžiaga gali būti sudeginta kartu su kitomis atliekomis.

Įtempių testų rezultatai patvirtino, kad naujasis medienos betonas yra tinkamas plokštėms ir sienų plokštėms gaminti ir gali tapti statybinių laikančiųjų konstrukcijų medžiaga. Būsimų tyrimų metu būtina išsiaiškinti, kuriose srityse geriau naudoti tam tikrą medienos-betono kompozito tipą ir efektyvius jo gamybos metodus. Daya Zwiki (organizatorė) teigimu, žinių, reikalingų plačiam naudojimui, lygis vis dar per mažas.

Revoliucinis grafeno betonas

Grafenas yra anglies modifikacija, kuri pastaruoju metu populiarėja. Ekseterio universiteto ekspertai sukūrė novatorišką techniką, naudojančią nanoinžineriją, kad grafeną įvestų į klasikinę betono mišinių gamybą. Unikali technologija sukūrė patvarų, ekologišką ir patvarų betoną. Be to, labai padidėjo atsparumas vandeniui. Išbandytos medžiagos įrodė, kad jos visiškai atitinka Didžiosios Britanijos ir Europos statybų standartus.

Svarbu pažymėti, kad naujasis grafenu sustiprintas koncentratas žymiai sumažino tradicinių betono gamybos būdų anglies pėdsaką, todėl jis tapo tvaresnis ir ekologiškesnis. Tuo pat metu labai sumažėjo anglies išmetimas (446 kg / t), o medžiagų, reikalingų betonui sukurti, kiekis sumažėjo 50 procentų.Dauguma mokslininkų įsitikinę, kad naujoji technika leis į betoną įnešti naujų nanomedžiagų, taip modernizuodama pasaulinę statybų pramonę.

Ekologiškų pastatų kūrimo būdų paieška yra žingsnis visame pasaulyje mažinant anglies dvideginio išmetimą ir būdas apsaugoti aplinką. Tai svarbi investicija kuriant progresyvią ateities statybų pramonę.

Anglies pelenai betone

Tikslų drėgmės kiekį betono viduje sunku gauti, nes milteliai ir užpildai sudaro tankią cementinę matricą, o tai sukelia sunkumų drėgmės judėjimui pradėjus džiovinti. Be to, džiovinimui reikalingos specialios atmosferos sąlygos. Jei išorinis betono paviršius nudžiūsta anksčiau nei vidinė dalis sukietėja, tai gali sukelti silpnesnę gaminio struktūrą.

„Farnam“ laboratorija norėjo sukurti jungtinį produktą, kuris turėtų optimalias maišymo, stiprumo ir poringumo savybes, ir surastų būdą, kaip jį pagaminti iš didelio atliekų kiekio.

Anglies pelenai - anglimi kūrenamų elektrinių šalutinis produktas, gaunamas deginant anglį. Kasmet į sąvartyną siunčiama šimtai tonų pelenų. Drexelio universiteto tyrėjai tikina atradę miltelių liekanas. Jie įsitikinę, kad pelenai betoną gali padaryti patvaresnį ir be plyšių.

Įmonės plėtra „Farnam“

„Mūsų sugalvotas sprendimas buvo akmens anglies pelenų atliekų perdirbimas į porėtą, lengvą agregatą, pasižymintį nepriekaištingu našumu, kuris gali būti pagamintas mažesnėmis sąnaudomis nei esami natūralūs ir sintetiniai variantai“, - sakė „Farnam“ (idėjos įkūrėjas).

Moksliškai įrodyta, kad pateiktas priedas žymiai padidins betono tarnavimo laiką, padarys jį daug stipresnį. Vidinio kietėjimo koncepcija buvo sukurta praėjusį dešimtmetį; kietėjimo procesui palengvinti naudojamas porėtas lengvas užpildas. Priedas gali palaikyti pastovų drėgmės lygį betono viduje, kad jis vienodai kietėtų iš vidaus.

Kalcio silikatas betone

Mikrosferos pagamintus iš kalcio silikato, sukūrė Rice universiteto mokslininkai. Įrodyta, kad išradimas padės gauti patvaresnį ir ekologiškesnį betoną, pasižymintį patobulintomis mechaninėmis savybėmis (stiprumu, kietumu, elastingumu ir ilgaamžiškumu) nei portlandcementis, dažniausiai naudojamas betone naudojamas rišiklis. Sferų dydis yra nuo 100 iki 500 nanometrų. Jų naudojimas žada sumažinti cemento (vieno iš labiausiai paplitusių rišamųjų medžiagų betone) energetinį intensyvumą. Shahsavardi teigia, kad sferos yra tinkamos kaulų audinių inžinerijai, izoliacijai, keramikai ir sudėtinėms medžiagoms, taip pat cementui.

Anot Shahsavardi, padidėjęs cemento stiprumas prisidės prie:

• Sumažinkite betono svorį.
• Mažiau medžiagų sunaudojimo.
• Sumažintos energijos sąnaudos gaminant betoną.
• Sumažinti anglies išmetimą gamybos proceso metu.

Mokslininkas teigė, kad bendras dalelių dydis ir forma daro didelę įtaką birių medžiagų, tokių kaip betonas, mechaninėms savybėms ir patvarumui.

Perdirbtas padangų betonas

UBC inžinieriai sukūrė atsparesnį betono tipą, naudojant perdirbtas padangas. Medžiaga gali būti naudojama betoninėms konstrukcijoms, tokioms kaip pastatai, keliai, užtvankos ir tiltai. Tuo pačiu metu žymiai sumažės sąvartynuose esančių atliekų kiekis.

Prieš rasdami geriausią mišinį, tyrėjai eksperimentavo su įvairiomis proporcijomis perdirbtų padangų pluoštų ir kitų betone naudojamų medžiagų - cemento, smėlio ir vandens - dalimis. Jį sudaro 0,35% padangų pluošto. JAV, Vokietijoje, Ispanijoje, Brazilijoje ir Kinijoje jau yra asfaltuotų kelių su trupinta guma iš susmulkintų padangų.Įrodyta, kad šių dalelių buvimas pagerino betono elastingumą ir prailgina jo tarnavimo laiką.

Padangų betono bandymo rezultatai

Laboratoriniai tyrimai patvirtino, kad pluoštu armuotas betonas sumažina įtrūkimus daugiau nei 90 procentų, palyginti su klasikiniu mišiniu. Taip yra dėl to, kad polimeriniai pluoštai, formuodamiesi įtrūkimus, persidengia, tai padeda apsaugoti konstrukciją ir prailginti jos tarnavimo laiką.

„Didžioji dalis susidėvėjusių padangų yra skirtos utilizavimui. Jei pluošto įdėjimas į betoną gali sumažinti padangų pramonės anglies pėdsaką, taip pat sumažinti išmetamųjų teršalų kiekį statybų pramonėje, nes cemento gamyba yra svarbus šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimo šaltinis “, - teigė UBC tyrimų direktorius Bantia.

Buvo naudojamas naujas betonassusiduria su laipteliais priešais Macmillan pastatą UBC miestelyje. „Banthia“ komanda stebi jos būklę jutikliais, įtaisytais betone, stebi streso, įtrūkimų ir kitų veiksnių raidą. Šiuo metu stebėjimo rezultatai patvirtina laboratorinių tyrimų rezultatus ir rodo reikšmingą krekingo sumažėjimą.

Kaip išvengti betono sunaikinimo iš sieros rūgšties?

Atmosferos ir cheminis poveikis betono dangai neigiamai veikia jo būklę. Betono sunaikinimo iš sieros rūgšties galima išvengti ieškant būdų, kaip užkirsti kelią jo pirmtako adsorbcijai betone. Tyrimo metu Matthew Lasicas nustatė, kad norint apsaugoti betono infrastruktūrą nuo korozinio poveikio, reikalingas išankstinis apdorojimas, nukreiptas į adsorbcijos vietas cemento hidrate, kur yra prijungta dauguma vandenilio sulfido molekulių. Tačiau šis požiūris gali būti sudėtingas dėl plataus jų taikymo.

Dėl akytos struktūros betonas tampa jautrus gamtinių dujų adsorbcijai. Savo tyrime autoriai atlieka nanodalelių analizę, pagrįstą Monte Karlo modeliavimu, kad būtų imituota dujų molekulių migracija į cemento hidrato struktūrą. Jų modeliavimas rodo, kad norint gerai absorbuoti cemento hidratą, reikalingas tam tikras molekulinio dydžio ir paviršiaus ploto derinys.