6 inovācijas un betona modernizācija

Betons attiecas uz speciāli radītiem (mākslīgiem) akmens celtniecības materiāliem. Tas sastāv no ūdens, savelkoša (visbiežāk - cements) un dažāda lieluma pildvielas. Betons ir viens no visplašāk izmantotajiem celtniecības materiāliem pasaulē. Šis materiāls ir izvēlēts lielākajai daļai jaunu lielu ceļu, ēku, tiltu un daudzu citu konstrukciju tā izturības un salīdzinoši ērtās lietošanas dēļ. Tehnoloģijas nestāv uz vietas, pētniecības grupas veic jaunus pētījumus ar iesniegto materiālu, viņu darba rezultātā parādās jauni sasniegumi.

Betons no koka: realitāte vai mīts?

Iepriekš koks bija viens no visizplatītākajiem celtniecības materiāliem, bet šodien to aizstāja ar betona maisījumiem. Aktīva tehnoloģiju attīstība ļāva apvienot 2 materiālu veidus, izveidojot kombinētu koka un betona maisījumu.

Šveices Nacionālā koksnes resursu programma (NRP 66) koncentrējas uz unikāla maisījuma izveidi. Šveices pētniekiem ir izdevies izstrādāt radikālu pieeju koka un betona kombinācijai: viņi izgatavo izturīgu betonu, kura 50 procenti ir izgatavoti no koka. Lielais koksnes daudzums betona maisījumā veicināja labu materiāla siltumizolāciju, nemazinot ugunsizturību.

Galvenā atšķirība starp aprakstīto maisījumu un klasisko betonu ir grants un smiltis smalkgraudains koks.

Peldošā betona izgatavošana

“Tie sver ne vairāk kā pusi no tā, ko sver parastais betons - vieglākais no tiem pat peld!” Saka pētījumu organizators. Turklāt pēc demontāžas materiālus var atkārtoti izmantot kā siltumenerģijas un elektrības kurināmo. Neskatoties uz ugunsdrošības prasību ievērošanu būvmateriālu var sadedzināt kopā ar citiem atkritumiem.

Stresa testu rezultāti apstiprināja, ka jaunais koka betons ir piemērots plātņu un sienu paneļu ražošanai un var kļūt par materiālu nesošajām konstrukcijām būvniecībā. Gaidāmo pētījumu laikā jānoskaidro, kurās jomās labāk ir izmantot noteikta veida koka-betona kompozītu un efektīvas tā ražošanas metodes. Kā pastāstīja Daya Zwiki (organizatore), zināšanu līmenis, kas vajadzīgs plašai lietošanai, joprojām ir pārāk ierobežots.

Revolucionārais grafēna betons

Grafēns ir oglekļa modifikācija, kas pēdējā laikā iegūst arvien lielāku popularitāti. Ekseteras universitātes eksperti ir izstrādājuši inovatīvu paņēmienu, izmantojot nanotehnoloģiju, lai ieviestu grafēnu klasiskajā betona maisījumu ražošanā. Unikālā tehnoloģija ļāva radīt izturīgu, videi draudzīgu un izturīgu betonu. Turklāt ūdens izturība ir ievērojami palielinājusies. Izgatavotā materiāla pārbaude ir pierādījusi pilnīgu atbilstību Lielbritānijas un Eiropas būvnormatīviem.

Ir svarīgi atzīmēt, ka jaunais ar grafēnu pastiprinātais koncentrāts ievērojami samazināja tradicionālo betona ražošanas metožu oglekļa pēdas, padarot to ilgtspējīgāku un videi draudzīgāku. Tajā pašā laikā tika ievērojami samazināts oglekļa izmešu daudzums (par 446 kg / t), bet betona izveidošanai nepieciešamo materiālu daudzums tika samazināts par 50 procentiem.Lielākā daļa zinātnieku ir pārliecināti, ka jaunā tehnika ļaus betonā ieviest jaunus nanomateriālus, tādējādi modernizējot pasaules būvniecības nozari.

Videi draudzīgu celtniecības metožu meklēšana ir solis ceļā uz oglekļa emisiju samazināšanu visā pasaulē un veids, kā aizsargāt vidi. Tas ir nozīmīgs ieguldījums progresīvas būvniecības nozares izveidošanā nākotnē.

Akmeņogļu pelni betonā

Precīzu mitruma saturu betona iekšpusē ir grūti iegūt, jo pulveris un pildvielas veido blīvu cementējošu matricu, kas pēc žāvēšanas sāk apgrūtināt mitruma kustību. Žāvēšanai ir nepieciešami īpaši atmosfēras apstākļi. Ja betona ārējā virsma izžūst, pirms iekšējā daļa sacietē, tas var izraisīt vājāku izstrādājuma struktūru.

Farnam laboratorija vēlējās izveidot kombinētu produktu, kam būtu optimālas sajaukšanas, stiprības un porainības īpašības, un atrast veidu, kā to izgatavot no liela daudzuma atkritumu.

Ogļu pelni - akmeņogļu spēkstaciju blakusprodukts, ko iegūst ogļu sadedzināšanas rezultātā. Katru gadu simtiem tonnu pelnu nogādā poligonā. Drekseles universitātes pētnieki uzskata, ka ir atraduši pulverveida atlikumu izmantošanu. Viņi ir pārliecināti, ka pelni var padarīt betonu izturīgāku un bez plaisām.

Uzņēmuma attīstība Farnam

"Risinājums, ar kuru mēs nonācām, bija ogļu pelnu atkritumu pārstrāde porainā, vieglā agregātā ar izcilu veiktspēju, ko var ražot par zemākām izmaksām nekā esošās dabiskās un sintētiskās iespējas," sacīja Farnam (idejas dibinātājs).

Ir zinātniski pierādīts, ka iesniegtā piedeva ievērojami palielinās betona kalpošanas laiku, padarīs to daudz stiprāku. Pēdējā desmitgadē tika izstrādāta iekšējās sacietēšanas koncepcija, lai atvieglotu sacietēšanas procesu. Piedeva var uzturēt nemainīgu mitruma līmeni betona iekšpusē, lai tas vienmērīgi sacietētu no iekšpuses.

Kalcija silikāts betonā

Mikrosfēras izgatavoti no kalcija silikāta, izstrādāja Rīza universitātes zinātnieki. Ir pierādīts, ka izgudrojums palīdzēs iegūt izturīgāku un videi draudzīgāku betonu ar uzlabotām mehāniskām īpašībām (stiprību, cietību, elastību un izturību) nekā portlandcements - visizplatītākais saistviela, ko izmanto betonā. Sfēru izmērs ir no 100 līdz 500 nanometriem diametrā. To izmantošana sola samazināt cementa ražošanas (viena no visbiežāk sastopamajām saistvielām betonā) enerģijas intensitāti. Šahsavardi apgalvo, ka sfēras ir piemērotas kaulu audu inženierijai, izolācijai, keramikai un kompozītmateriāliem, kā arī cementam.

Pēc Šahsavardi teiktā, cementa stiprības palielināšanās veicinās:

• Samaziniet betona svaru.
• Mazāks materiālu patēriņš.
• Samazināts enerģijas patēriņš betona ražošanas laikā.
• Samaziniet oglekļa izmešus ražošanas procesā.

Zinātnieks sacīja, ka daļiņu lielumam un formai kopumā ir būtiska ietekme beztaras materiālu, piemēram, betona, mehāniskās īpašības un izturību.

Pārstrādāts riepu betons

UBC inženieri ir izstrādājuši izturīgāku betona veidu, izmantojot pārstrādātas riepas. Vielu var izmantot betona konstrukcijām, piemēram, ēkām, ceļiem, aizsprostiem un tiltiem. Tajā pašā laikā atkritumu daudzums poligonos tiks ievērojami samazināts.

Pirms viņi atrada perfektu sajaukumu, pētnieki eksperimentēja ar dažādu proporciju pārstrādātām riepu šķiedrām un citiem betonā izmantotajiem materiāliem - cementu, smiltīm un ūdeni. Tas sastāv no 0,35% riepu šķiedru. ASV, Vācijā, Spānijā, Brazīlijā un Ķīnā jau ir asfaltēti ceļi ar drupinātu gumiju no sasmalcinātām riepām.Ir pierādīts, ka šo daļiņu klātbūtne ir uzlabojusi betona elastību un pagarinājusi tā kalpošanas laiku.

Riepu betona testa rezultāti

Laboratorijas testi ir apstiprinājuši, ka šķiedru dzelzsbetons samazina plaisāšanu par vairāk nekā 90 procentiem, salīdzinot ar klasisko maisījumu. Tas ir saistīts ar polimēru šķiedrām, kas, veidojoties, pārklājas ar plaisām, palīdzot aizsargāt struktūru un pagarināt tās kalpošanas laiku.

“Lielākā daļa nolietoto riepu ir paredzētas apbedīšanai. Šķiedras pievienošana betonam var samazināt riepu rūpniecības oglekļa nospiedumu, kā arī samazināt izmešus būvniecības nozarē, jo cementa ražošana ir ievērojams siltumnīcefekta gāzu emisiju avots, ”sacīja Bantia, UBC pētījumu direktors.

Tika izmantots jauns betonspakāpieni priekšā Macmillan ēkai UBC pilsētiņā. Banthia komanda uzrauga tā stāvokli ar sensoriem, kas iestrādāti betonā, pārrauga stresa, plaisu un citu faktoru attīstību. Pašlaik novērojumu rezultāti apstiprina laboratorisko izmeklējumu rezultātus un norāda uz ievērojamu plaisāšanas samazināšanos.

Kā izvairīties no betona iznīcināšanas no sērskābes?

Atmosfēras un ķīmiskā iedarbība uz betona pārklājumu nelabvēlīgi ietekmē tā stāvokli. Betona iznīcināšanu no sērskābes var novērst, atrodot veidus, kā novērst tā prekursora adsorbciju betonā. Metjū Lasiks pētījuma laikā atklāja, ka, lai aizsargātu betona infrastruktūru no korozijas, nepieciešama iepriekšēja apstrāde, kuras mērķis ir adsorbcijas vietas cementa hidrātā, kur piestiprināta lielākā daļa sērūdeņraža molekulu. Tomēr šī pieeja var būt sarežģīta to plašās izmantošanas dēļ.

Porainā struktūra padara betonu jutīgu pret dabasgāzes adsorbciju. Savā pētījumā autori veic nanomēroga analīzi, pamatojoties uz Montekarlo simulācijām, lai modelētu gāzes molekulu migrāciju cementa hidrāta struktūrā. Viņu modelēšana liecina, ka cementa hidrāta labai absorbcijai ir nepieciešama noteikta molekulārā lieluma un virsmas laukuma kombinācija.