Czy nadchodzi era elastycznego i samo-regenerującego się betonu?

Węzeł Krakowska Południowej Obwodnicy Warszawy
Węzeł Krakowska Południowej Obwodnicy Warszawy

Beton jest wytrzymały, odporny na warunki atmosferyczne, ale na pewno nie jest elastyczny. Stal zbrojeniowa oczywiście zdecydowanie polepsza właściwości tego kompozytu i już jako żelbet uzyskuje dużą wytrzymałość, a co zatem idzie dużo szersze zastosowanie. Nie można w każdym razie stwierdzić, że żelbet jest elastyczny. Gdyby udało się opracować technologię elastycznego betonu, to byłby to przełom w budownictwie.

Pracę nad tego rodzaju kompozytem trwają już od lat, ale do zastosowań na skalę przemysłową jeszcze spora droga. Czy długo będziemy czekać na elastyczny beton? Zespół naukowców pod kierunkiem profesora budownictwa lądowego Victora C. Li z University of Michigan zaprezentował opracowany na Uniwersytecie beton, który charakteryzuje się dużą elastycznością. Elastyczny beton wygina się prawie jak guma, praktycznie nie pęka przy zginaniu, ma właściwości samo-naprawy mikropęknięć, a właściwości fizykochemiczne ma takie same, jak znany wszystkim beton.

Naukowcy z University of Michigan odkryli, że elastyczność betonu może uzyskać poprzez zmniejszenie szerokości szczeliny, która powstaje przy zginaniu, ze  150 mikrometrów do 50 mikrometrów. Elastyczny beton (naukowcy z Uniwersytetu nadali mu nazwę samoregenerujący beton) składa się ze ścisłe ułożonych cienkich włókien wzmacniających, które powodują, że w wyniku odkształcenia, pęknięcia mają samorzutne właściwości przywracania do stanu pierwotnego. Dodatkowy suchy cement, który znajduje się na powierzchni szczeliny reaguje z dwutlenkiem węgla i wodą. W wyniku powstaje węglan wapnia, który przywraca beton do stanu pierwotnego.  Te właściwości uzyskuje się poprzez zastosowanie kompozytu cementowego ECC. Prace nad tym materiałem trwają już 15 lat.  Średnia szerokość pęknięć jaką uzyskano w ECC to 60 mikronów czyli połowa szerokości ludzkiego włosa. Umożliwia to uzyskanie właściwości autogenicznego powrotu betonu do stanu pierwotnego.

Tradycyjny betonu ulega zniszczeniu przy wydłużenie poniżej 0,1%. Beton składający się z ECC i włókien wzmacniających ulega zniszczeniu przy wydłużeniu o 5%. To sprawia, że ​​jest dużo bardziej wytrzymały na zginanie, niż tradycyjny beton.

Elastyczny beton nie zastąpi betonu tradycyjnego, ale może być zastosowany w wielu przypadkach:

  • jeżeli konstrukcja musi być szczególnie odporna na pękanie,
  • w celu dodatkowego zabezpieczenia zbrojenia przed dostępem wody, soli i innych czynników, które przyspieszają korozję zbrojenia,
  • gdy dostęp do konstrukcji żelbetowej jest utrudniony i prace konserwacyjne i naprawcze wymagają znacznych środków. ECC jest trzy razy droższy od tradycyjnego betonu, ale ten wydatek może się zwrócić w postaci oszczędności na późniejszych naprawach i konserwacji,
  • w celu napraw ubytków i pęknięć w konstrukcji drogi, mostów, budowli hydrotechnicznych i innych elementów betonowych,

Ponieważ proces samoregeneracji ECC wymaga dostępu do wody i odbywa się w kilku cyklach nawilżania i suszenia, więc zastosowanie tego kompozytu jest ograniczone do terenów na których występują odpowiednie warunki klimatyczne. Czy w warunkach suchych i przy ujemnych temperaturach oraz w warunkach dużego zasolenia ECC może być zastosowany? Na ten temat nie udało mi się uzyskać informacji.

Reklamy

2 uwagi do wpisu “Czy nadchodzi era elastycznego i samo-regenerującego się betonu?

  1. „Tradycyjny betonu ulega zniszczeniu przy wydłużenie poniżej 0,1%. Beton składający się z ECC i włókien wzmacniających ulega zniszczeniu przy wydłużeniu o 5%. Przykładowo C30/37 ma 2,9MPa wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s