Низьковуглецевий бетон стримує міць завдяки посиленням з полімерної решітки

30.10.2020 0 Редакция Steelgrey

Вже більше століття арматура зі сталі використовується для армування бетону, але новий підхід обіцяє зробити звичайний будівельний матеріал міцнішим та екологічнішим, повідомляє newatlas.

зразки залізобетону

Всі зразки залізобетону, випробувані в ході дослідження інженерами UC Berkeley, отримали високі значення щільності деформацій Університет Каліфорнії, Берклі.

Вчені використали 3D-друк для створення полімерної решітчастої структури, яка може служити основою для низьковуглецевого бетону, який також виокремлюється великою міцністю та довговічністю.

Дослідження було проведено в Каліфорнійському університеті в Берклі і спирається на попередні зусилля щодо зміцнення бетону за допомогою полімерних волокон. Це з’явилося приблизно півстоліття тому як перспективна альтернатива арматурним стрижням зі сталі, які мають велику міцність, але є важкими, дорогими та з часом погіршуються.

Натомість полімерні волокна легкі, дешеві у виробництві та стійкі до корозії. Сучасні підходи передбачають змішування цих волокон у бетоні перед заливкою, але це може призвести до нерівномірного розподілу, тобто деякі частини кінцевої конструкції міцніші, а інші сприйнятливі до тріщин.

Інженери, які стояли за цим новим дослідженням, прагнули усунути цей недолік за допомогою полімерної октетної решітки, надрукованої 3D-конструкції, що сприяла унікальному поєднанню легкості та міцності, і мала мету запобігти утворенню тріщин через щільне розташування ферм. Команда досягла успіху з використанням полімерів акрилонітрилбутадієнстиролу (АБС) для виготовлення решітки, а проміжки потім заповнюються надвисокопродуктивним бетоном, який у чотири рази міцніший за звичайний бетон за рівнем стиснення.

Дослідники експериментували з варіаціями цього рецепту, використовуючи різні варіанти полімерної решітки, так що вони становили від 19,2 відсотка від загального обсягу бетону до 33,7 відсотка. Хоча ці виправлення спричинили незначні зміни щодо стійкості на стиск та пікові навантаження, загальні механічні властивості бетону в основному залишились однаковими.

“Коли матеріал крихкий, він може витримати певне пікове навантаження, а потім виходить з ладу”, – каже співавтор дослідження Клаудія Остертаг, професор цивільної та екологічної інженерії. “У нашому випадку ми не спостерігали цього сценарію. Він ставав все сильнішим і сильнішим. Для нас, хто цікавиться бетоном, це дивно. Ви перетворюєте щось дуже крихке у щось дуже пластичне”.

Усі досліджені зразки отримали високі значення щільності деформації, і тому вони здатні поглинати багато енергії, тоді як ті, що мають більш тонку решітчасту структуру, були такими ж жорсткими, як і ті, що мають більш товсту. Ця частина є ключовою для однієї з головних цілей дослідницького проекту; використання більш високих концентрацій альтернативних матеріалів для зменшення вуглецевого сліду у виробництві бетону, на який припадає вісім відсотків світових викидів CO2.

| Newssky.com.ua

“Реакція, яка виробляє цемент, по суті виробляє СО2”, – каже співавтор дослідження Хайден Тейлор. “На відміну від цього, існує можливий шлях до полімерів, які є вуглецево нейтральними або навіть потенційно негативними до вуглецю за рахунок використання біополімерів, переробки та відновлюваних джерел енергії”.

Звідси команда планує експериментувати з різними формами решітки, щоб перевірити, чи різні геометрії можуть служити для різних цілей.

«Надалі моє найбільше питання полягає у тому, як вибрати найкращу структуру решітки для конкретного застосування», – говорить провідний автор Брайан Салазар. “Можуть бути ще більш оптимальні геометрії, які чекають на пошук”.

Поделиться статьей: