6 иновација и модернизације бетона

Бетон се односи на посебно створене (вештачке) грађевинске материјале од камена. Састоји се од воде, адстригентно (најчешће - цемент) и пунила различитих величина. Бетон је један од најчешће коришћених грађевинских материјала на свету. Ово је материјал избора за већину нових великих путева, зграда, мостова и многих других грађевина због своје издржљивости и релативно једноставне употребе. Технологије не мирују, истраживачки тимови спроводе нова истраживања са представљеним материјалом, као резултат њиховог рада појављују се нови развој.

Бетон од дрвета: стварност или мит?

Прије је дрво било један од најчешћих грађевинских материјала, али данас су га замијенили бетонским мјешавинама. Активни развој технологија омогућио је комбиновање две врсте материјала, стварајући комбиновану мешавину дрвета и бетона.

Швајцарски национални програм дрвних ресурса (НРП 66) фокусиран је на стварање јединствене мјешавине. Швајцарски истраживачи успели су да развију радикалан приступ комбинацији дрвета и бетона: праве отпорни бетон, од чега је 50 процената израђено од дрвета. Висок садржај дрвета у бетонској смеши допринео је доброј топлотној изолацији материјала без нарушавања отпорности на ватру.

Главна разлика између описане смеше и класичног бетона је замена шљунка и песак ситнозрно дрво.

Израда плутајућег бетона

„Тежи не више од половине од тежине обичног бетона - најлакши од њих чак и плутају!“, Каже организатор истраживања. Поред тога, након демонтаже, материјали се могу поново користити као гориво за топлоту и електричну енергију. Упркос поштовању захтева за пожарну сигурност грађевински материјал се може спалити заједно са осталим отпадом.

Резултати стресних тестова потврдили су да је нови дрвени бетон погодан за израду плоча и зидних плоча и може постати материјал за носеће конструкције у грађевинарству. Током наредних студија потребно је сазнати у којим областима је боље применити одређену врсту дрвено-бетонског композита и ефикасне методе његове производње. Према Даиа Звики (организатор), ниво знања потребног за широку употребу још увек је превише ограничен.

Револуционарни графен бетон

Графен је карбонска модификација која све више добија на популарности. Стручњаци са Универзитета Екетер развили су иновативну технику користећи нано-инжењеринг за увођење графена у класичну производњу бетонских смеша. Јединствена технологија створила је трајан, еколошки прихватљив и издржљив бетон. Поред тога, отпорност на воду се значајно повећала. Испитивање произведеног материјала показало се у потпуности у складу са британским и европским грађевинским стандардима.

Важно је напоменути да је нови концентрат ојачан графеном значајно смањио угљенични траг традиционалних метода производње бетона, чинећи га одрживијим и еколошки прихватљивијим. Истовремено, емисија угљеника је значајно смањена (за 446 кг / т), а количина материјала потребног за стварање бетона смањена је за 50 процената.Већина научника је уверена да ће нова техника омогућити уношење нових нано-материјала у бетон и на тај начин модернизовати глобалну грађевинску индустрију.

Потрага за методама зелене градње корак је ка смањењу емисије угљеника широм света и начин заштите животне средине. Ово је важно улагање у стварање прогресивне грађевинске индустрије за будућност.

Угљени пепео у бетону

Тешко је добити тачан садржај влаге у бетону, јер прах и агрегати формирају густу цементну матрицу, што ствара потешкоће за кретање влаге након почетка сушења. Поред тога, потребни су посебни атмосферски услови за сушење. Ако се спољна површина бетона осуши пре него што се унутрашњи део стврдне, то може довести до слабије структуре производа.

Фарнамова лабораторија желела је да развије агрегатни производ који би имао оптималне карактеристике мешања, чврстоће и порозности и пронашао начин да се направи од велике количине отпада.

Угљени пепео - нуспроизвод електрана на угаљ, који се добија изгарањем угља. Сваке године стотине тона пепела шаљу се на депонију. Истраживачи са Универзитета Дрекел верују да су пронашли употребу прашкастог остатка. Уверени су да пепео може бетон учинити издржљивијим и без пукотина.

Развој компаније Фарнам

„Решење које смо пронашли је прерада отпада угљеног пепела у порозан, лаган агрегат врхунских перформанси који се може произвести по нижим ценама од постојећих природних и синтетских опција“, рекао је Фарнам (оснивач идеје).

Научно је доказано да ће представљени додатак значајно повећати радни век бетона, учинити га многоструко јачим. Концепт унутрашњег отврдњавања развијен је у последњој деценији; користи се порозни лагани агрегат који олакшава процес сушења. Адитив може да одржава константан ниво влаге у бетону како би се равномерно очврснуо изнутра.

Калцијум силикат у бетону

Микро сфере направљени од калцијум силиката развили су научници са Универзитета Рајс. Доказано је да ће проналазак помоћи да се добије трајнији и еколошки прихватљиви бетон, са побољшаним механичким својствима (чврстоћа, тврдоћа, еластичност и издржљивост) у односу на Портланд цемент, најчешће везиво које се користи у бетону. Величина сфера је у пречнику од 100 до 500 нанометара. Њихова употреба обећава смањење енергетске интензитета производње цемента (једно од најчешћих везива у бетону). Схахсаварди тврди да су сфере погодне за инжењеринг коштаног ткива, изолацију, керамику и примену композита, као и за цемент.

Према Схахсаварди, повећању чврстоће цемента допринеће:

• Смањите тежину бетона.
• Мања потрошња материјала.
• Смањена потрошња енергије током производње бетона.
• Смањење емисија угљеника током производног процеса.

Научник је рекао да величина и облик честица у целини имају значајан утицај на механичка својства и издржљивост расутих материјала као што је бетон.

Рециклирани бетон за гуме

УБЦ инжењери развили су отпорнији тип бетона користећи рециклиране гуме. Супстанца се може користити за бетонске конструкције као што су зграде, путеви, бране и мостови. Истовремено, количина отпада на депонијама биће знатно смањена.

Истраживачи су спровели експерименте са различитим омјерима рециклираних влакана гума и других материјала који се користе у бетону - цементу, пијеску и води - прије него што су нашли савршену мјешавину. Састоји се од 0,35% влакана гуме. У САД, Немачкој, Шпанији, Бразилу и Кини већ постоје асфалтни путеви са мрвицама од дробљених гума.Доказано је да је присуство ових честица допринело побољшању еластичности бетона и продужењу радног века.

Резултати испитивања конкретних гума

Лабораторијска испитивања су потврдила да бетон ојачан влакнима смањује пуцање пукотина за више од 90 одсто у поређењу с класичном мешавином. То се дешава због полимерних влакана која се преклапају кроз пукотине, што помаже у заштити структуре и продуженом њеном радном веку.

„Већина дотрајалих гума за одлагање. Додавање влакана бетону може умањити траг угљеника у индустрији гума, као и смањити емисију у грађевинској индустрији, јер је производња цемента значајан извор емисије гасова са ефектом стаклене баште “, рекао је Бантиа, директор истраживања у УБЦ-у.

Нови бетон је коришћен заокретање степеница испред зграде Мацмилана у кампусу УБЦ. Бантхиа тим надгледа његово стање сензорима уграђеним у бетон, надгледајући развој стреса, пукотина и других фактора. Тренутно, резултати посматрања потврђују резултате лабораторијских испитивања и указују на значајно смањење пуцања.

Како избећи уништавање бетона сумпорном киселином?

Атмосферски и хемијски утицаји на бетонски премаз негативно утичу на његово стање. Уништавање бетона из сумпорне киселине може се избећи проналажењем начина да се спречи адсорпција његовог претходника гаса у бетон. Током свог истраживања, Маттхев Ласиц установио је да је за заштиту бетонске инфраструктуре од корозивних утицаја потребан прелиминарни третман усмерен на места адсорпције у цементном хидрату где су везани већина молекула водоник-сулфида. Међутим, овај приступ може бити тежак због њихове широке употребе.

Порозна структура чини бетон рањивим на адсорпцију природног гаса. У својој студији, аутори врше анализу наносемена на основу Монте Царло симулација како би симулирали миграцију гасних молекула у структуру цемента хидрата. Њихово моделирање сугерише да је за добру апсорпцију цемента хидрата потребна одређена комбинација величине молекула и површине.