6 นวัตกรรมและความทันสมัยของคอนกรีต

คอนกรีตหมายถึงวัสดุก่อสร้างหิน (ประดิษฐ์) ที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ มันประกอบด้วยน้ำยาสมานแผล (ส่วนใหญ่มักจะ - ปูนซีเมนต์) และฟิลเลอร์ที่มีขนาดแตกต่างกัน คอนกรีต เป็นหนึ่งในวัสดุก่อสร้างที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในโลก วัสดุนี้เป็นตัวเลือกสำหรับถนนเส้นใหญ่อาคารสะพานและโครงสร้างอื่น ๆ ส่วนใหญ่เนื่องจากความทนทานและความสะดวกในการใช้งาน เทคโนโลยียังไม่หยุดนิ่งทีมวิจัยทำการวิจัยใหม่ด้วยวัสดุที่นำเสนอซึ่งเป็นผลมาจากการทำงานของพวกเขาการพัฒนาใหม่ปรากฏขึ้น

คอนกรีตทำจากไม้: ความจริงหรือตำนาน?

ก่อนหน้านี้ไม้เป็นหนึ่งในวัสดุก่อสร้างที่พบมากที่สุด แต่วันนี้มันถูกแทนที่ด้วยส่วนผสมคอนกรีต การพัฒนาเทคโนโลยีได้รับอนุญาตให้รวมวัสดุ 2 ประเภทสร้างส่วนผสมที่ผสมผสานระหว่างไม้และคอนกรีต

โครงการทรัพยากรป่าไม้แห่งชาติสวิส (NRP 66) มุ่งเน้นไปที่การสร้างการผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์ นักวิจัยชาวสวิสได้พัฒนาวิธีการที่รุนแรงในการผสมผสานระหว่างไม้กับคอนกรีต: พวกมันทำคอนกรีตทนต่อได้ 50 เปอร์เซ็นต์ซึ่งทำจากไม้ เนื้อไม้ในส่วนผสมคอนกรีตมีส่วนทำให้ฉนวนความร้อนของวัสดุดีขึ้นโดยไม่ทำให้ทนไฟ

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างส่วนผสมที่อธิบายและคอนกรีตคลาสสิกคือการแทนที่กรวดและ ทราย ไม้เนื้อละเอียด

การทำคอนกรีตแบบลอยตัว

“ พวกเขาชั่งน้ำหนักคอนกรีตคอนกรีตธรรมดาไม่เกินครึ่ง - น้ำหนักเบาที่สุดของพวกมันก็ลอยได้!” ผู้จัดงานวิจัยกล่าว นอกจากนี้หลังจากรื้อถอนวัสดุที่สามารถนำกลับมาใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับความร้อนและไฟฟ้า แม้จะมีการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัย สามารถเผาวัสดุก่อสร้างได้ ร่วมกับขยะอื่น ๆ

ผลการทดสอบความเครียดยืนยันว่าคอนกรีตไม้ใหม่เหมาะสำหรับการผลิตแผ่นคอนกรีตและแผ่นผนังและสามารถใช้เป็นวัสดุสำหรับโครงสร้างรับน้ำหนักในการก่อสร้าง ในการศึกษาที่กำลังจะมาถึงนี้จำเป็นต้องทราบว่าจะใช้พื้นที่ใดในการผสมคอนกรีตและวิธีการผลิตที่มีประสิทธิภาพ ตาม Daya Zwiki (ผู้จัดงาน) ระดับของความรู้ที่จำเป็นสำหรับการใช้งานทั่วไปยังมี จำกัด

คอนกรีตกราฟีนที่ปฏิวัติใหม่

กราฟีนเป็นการดัดแปลงคาร์บอนที่ได้รับความนิยมเมื่อเร็ว ๆ นี้ ผู้เชี่ยวชาญจาก University of Exeter ได้พัฒนาเทคนิคที่เป็นนวัตกรรมโดยใช้วิศวกรรมนาโนเพื่อแนะนำ graphene ในการผลิตแบบดั้งเดิมของส่วนผสมคอนกรีต เทคโนโลยีที่เป็นเอกลักษณ์ได้สร้างคอนกรีตที่ทนทานเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและทนทาน นอกจากนี้ความต้านทานต่อน้ำเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ การทดสอบวัสดุที่ผลิตได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นไปตามมาตรฐานอาคารของอังกฤษและยุโรป

เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าการเสริมแรงด้วยกราฟีนแบบใหม่นั้นช่วยลดปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของวิธีการผลิตคอนกรีตแบบดั้งเดิมได้อย่างมากทำให้ยั่งยืนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ในเวลาเดียวกันการปล่อยก๊าซคาร์บอนลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (โดย 446 กิโลกรัม / ตัน) และปริมาณของวัสดุที่จำเป็นในการสร้างคอนกรีตลดลง 50 เปอร์เซ็นต์นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่มีความมั่นใจว่าเทคนิคใหม่นี้จะช่วยให้สามารถนำวัสดุนาโนใหม่ ๆ เข้าสู่คอนกรีตได้ดังนั้นจึงทำให้อุตสาหกรรมการก่อสร้างทั่วโลกมีความทันสมัย

การค้นหาวิธีการสร้างอาคารสีเขียวเป็นขั้นตอนในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนทั่วโลกและวิธีการปกป้องสิ่งแวดล้อม นี่คือการลงทุนที่สำคัญในการสร้างอุตสาหกรรมการก่อสร้างที่ก้าวหน้าในอนาคต

เถ้าถ่านหินในคอนกรีต

เป็นการยากที่จะได้รับความชื้นที่แน่นอนภายในคอนกรีตเพราะผงและมวลรวมก่อตัวเป็นเมทริกซ์ซีเมนต์หนาแน่นซึ่งสร้างความยากลำบากในการเคลื่อนที่ของความชื้นหลังจากการอบแห้งเริ่มต้นขึ้น นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องมีเงื่อนไขบรรยากาศพิเศษสำหรับการอบแห้ง หากพื้นผิวภายนอกของคอนกรีตแห้งก่อนส่วนภายในแข็งตัวสิ่งนี้อาจนำไปสู่โครงสร้างที่อ่อนแอของผลิตภัณฑ์

ห้องปฏิบัติการของ Farnam ต้องการพัฒนาผลิตภัณฑ์แบบรวมซึ่งจะมีลักษณะการผสมความแข็งแกร่งและความพรุนที่เหมาะสม

เถ้าถ่านหิน - เป็นผลพลอยได้จากโรงไฟฟ้าถ่านหินซึ่งได้มาจากการเผาไหม้ถ่านหิน ทุก ๆ ปีเถ้าถ่านหลายร้อยตันจะถูกส่งไปยังหลุมฝังกลบ นักวิจัยที่ Drexel University เชื่อว่าพวกเขาพบการใช้ผงแป้ง พวกเขามั่นใจว่าเถ้าสามารถทำให้คอนกรีตมีความทนทานและแตกได้ดีขึ้น

การพัฒนา บริษัท Farnam

“ วิธีการแก้ปัญหาที่เราพบคือการแปรรูปขยะเถ้าถ่านหินให้กลายเป็นมวลรวมที่มีรูพรุนและมีน้ำหนักเบาด้วยประสิทธิภาพที่เหนือกว่าซึ่งสามารถผลิตได้ในราคาที่ต่ำกว่าทางเลือกธรรมชาติและสังเคราะห์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน” Farnam (ผู้ก่อตั้งแนวคิด) กล่าว

มีการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ว่าสารเติมแต่งที่นำเสนอจะช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของคอนกรีตอย่างมากทำให้แข็งแกร่งขึ้น แนวคิดของการชุบแข็งภายในได้รับการพัฒนาในทศวรรษที่ผ่านมาการรวมมวลเบาที่มีรูพรุนถูกนำมาใช้เพื่ออำนวยความสะดวกในกระบวนการบ่ม สารเติมแต่งสามารถรักษาระดับความชื้นในคอนกรีตให้คงที่เพื่อช่วยรักษาให้สม่ำเสมอจากภายใน

แคลเซียมซิลิเกตในคอนกรีต

ทรงกลมขนาดเล็ก ทำจากแคลเซียมซิลิเกตพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยไรซ์ พิสูจน์ได้ว่าการประดิษฐ์จะช่วยให้ได้คอนกรีตที่ทนทานและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นด้วยคุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น (ความแข็งแรงความแข็งความยืดหยุ่นและความทนทาน) กว่าปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ซึ่งเป็นวัสดุประสานที่ใช้กันทั่วไปในคอนกรีต ขนาดของทรงกลมนั้นมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 100 ถึง 500 นาโนเมตร การใช้งานของพวกเขาสัญญาว่าจะลดความเข้มของพลังงานในการผลิตปูนซีเมนต์ Shahsavardi อ้างว่าทรงกลมนั้นเหมาะสำหรับงานวิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูก, ฉนวน, เซรามิกและการใช้งานคอมโพสิตเช่นเดียวกับซีเมนต์

จากข้อมูลของ Shahsavardi การเพิ่มความแข็งแรงของซีเมนต์จะช่วยให้:

• ลดน้ำหนักของคอนกรีต
• ใช้วัสดุน้อยลง
• ลดการใช้พลังงานในระหว่างการผลิตคอนกรีต
• ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนในระหว่างกระบวนการผลิต

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าขนาดและรูปร่างของอนุภาคโดยรวมมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติเชิงกลและความทนทานของวัสดุเทกองเช่นคอนกรีต

คอนกรีตยางรีไซเคิล

วิศวกรของ UBC ได้พัฒนาคอนกรีตที่มีความยืดหยุ่นมากขึ้นโดยใช้ยางรีไซเคิล สารสามารถใช้สำหรับโครงสร้างคอนกรีตเช่นอาคารถนนเขื่อนและสะพาน ในเวลาเดียวกันปริมาณของเสียในหลุมฝังกลบจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

นักวิจัยทำการทดลองกับสัดส่วนต่าง ๆ ของเส้นใยยางรีไซเคิลและวัสดุอื่น ๆ ที่ใช้ในคอนกรีต - ซีเมนต์ทรายและน้ำ - ก่อนที่พวกเขาจะพบส่วนผสมที่ลงตัว ประกอบด้วยเส้นใยยางรถยนต์ 0.35% ในสหรัฐอเมริกา, เยอรมัน, สเปน, บราซิลและจีนมีถนนลาดยางที่มีเศษยางจากยางบดแล้วพิสูจน์ได้ว่าการมีอยู่ของอนุภาคเหล่านี้มีส่วนช่วยในการปรับปรุงความยืดหยุ่นของคอนกรีตและยืดอายุการใช้งาน

ผลการทดสอบคอนกรีตของยางรถยนต์

การทดสอบในห้องปฏิบัติการได้รับการยืนยันแล้วว่าคอนกรีตเสริมใยช่วยลดการแตกร้าวได้มากกว่า 90 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับการผสมแบบคลาสสิค นี่คือสาเหตุที่เส้นใยโพลีเมอร์ที่ทับซ้อนกันรอยแตกในรูปแบบที่พวกเขาช่วยปกป้องโครงสร้างและยืดอายุการให้บริการ

“ ยางที่สึกหรอส่วนใหญ่ใช้สำหรับการกำจัด การเพิ่มเส้นใยให้กับคอนกรีตสามารถลดปริมาณคาร์บอนฟุตพริ้นท์ของอุตสาหกรรมยางรถยนต์รวมถึงลดการปล่อยมลพิษในอุตสาหกรรมก่อสร้างเนื่องจากการผลิตปูนซีเมนต์เป็นแหล่งปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญ” บันเตียผู้อำนวยการวิจัยของยูบีซีกล่าว

คอนกรีตใหม่ถูกใช้สำหรับหันหน้าเข้าหาบันได ด้านหน้าอาคาร Macmillan ในวิทยาเขต UBC ทีม Banthia ตรวจสอบสภาพด้วยเซ็นเซอร์ที่ฝังอยู่ในคอนกรีตตรวจสอบการพัฒนาของความเครียดรอยแตกและปัจจัยอื่น ๆ ในขณะนี้ผลการสังเกตยืนยันผลการทดสอบในห้องปฏิบัติการและระบุว่ามีการลดลงอย่างมากในการแคร็ก

จะหลีกเลี่ยงการทำลายคอนกรีตจากกรดซัลฟูริกได้อย่างไร

ผลกระทบของบรรยากาศและสารเคมีต่อการเคลือบคอนกรีตส่งผลกระทบต่อสภาพของมัน การทำลายคอนกรีตจากกรดซัลฟิวริกสามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการหาวิธีป้องกันการดูดซับสารตั้งต้นของแก๊สลงในคอนกรีต ในการวิจัยของเขา Matthew Lasic พบว่าเพื่อปกป้องโครงสร้างพื้นฐานคอนกรีตจากอิทธิพลการกัดกร่อนจำเป็นต้องได้รับการบำบัดเบื้องต้นในพื้นที่ดูดซับในซีเมนต์ไฮเดรตซึ่งโมเลกุลไฮโดรเจนซัลไฟด์ส่วนใหญ่ติดอยู่ อย่างไรก็ตามวิธีนี้อาจเป็นเรื่องยากเนื่องจากมีการใช้อย่างแพร่หลาย

โครงสร้างรูพรุนทำให้คอนกรีตมีความเสี่ยงต่อการดูดซับก๊าซธรรมชาติ ในการศึกษาของพวกเขาผู้เขียนทำการวิเคราะห์ระดับนาโนโดยใช้การจำลองแบบมอนติคาร์โลเพื่อจำลองการย้ายถิ่นของโมเลกุลก๊าซไปยังโครงสร้างของซีเมนต์ไฮเดรต แบบจำลองของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าสำหรับการดูดซับซีเมนต์ไฮเดรตที่ดีจะต้องมีการผสมผสานขนาดโมเลกุลและพื้นที่ผิว