Сверхупругая гофрированная оболочка. Самозалечивающийся эластичный бетон реферат

Самоисцеление бетона

Публикаций: 148

Железобетон является самым широко используемым строительным материалом настоящего времени в силу многих достоинств, однако недостатки у этого материала тоже имеются. Один из наиболее существенных - это хрупкость. От времени и/или непогоды на бетонных поверхностях появляются трещины, и если их своевременно не заделать, то внутрь начинает проникать влага и, следовательно, будет ржаветь арматура, что критически опасно для устойчивости всей конструкции.

С проблемой хрупкости бетона борются различными методами - это и антикоррозионные присадки, и специальные покрытия стальных арматурных стержней, и добавки, усиливающие прочность бетонной смеси. Есть также целый арсенал средств для устранения уже образовавшихся трещин - стяжки, специальные составы, кевларовые полосы, и прочее, и прочее. Очевидным образом, на ремонт тратятся огромные деньги. И здесь наибольшую головную боль вызывают даже не столько обычные здания (все же многие из них находятся в частной собственности, и расходы ложатся на плечи их владельцев), но мосты и дороги, за которыми приходится следить за счет государственного бюджета и в условиях практически постоянного дефицита снова и снова изыскивать деньги на эту более чем затратную статью.

Таким образом, вряд ли будет преувеличением сказать, что в появлении новых более эффективных и менее дорогостоящих решений этой проблемы заинтересованы все. Или почти все. На данный момент внимание ученых всего мира приковано к реализации идеи "самозалечивающегося" бетона. Ведь если трещины будут зарастать "сами собой", то денег на их заделывание не нужно будет тратить вообще. Как оказалось, добиться этого вполне возможно.

Одним из первых свой проект предложил профессор Мичиганского университета Виктор Ли. По его задумке в бетон следует интегрировать тончайшие нити сверхпрочной микрофибры, благодаря чему максимальная толщина трещин, которые могут образоваться в конструкции из такого бетона, будет не более 50 микрон (для сравнения - это тоньше человеческого волоса). За счет прочности материала края трещины дальше расходиться не будут, а такие миниатюрные отверстия вполне могут "залечиваться" самостоятельно. Для этого необходимо, чтобы внутри образовавшейся полости была цементная крошка, которая при взаимодействии с влагой из воздуха "разбухает", заполняя эти самые мелкие повреждения. Подобный эффект можно назвать действенным только в случае действительно микроскопических трещин. Если размеры превысят несколько десятков микрон, то никакого чуда уже не произойдет. Кроме того, не все типы цемента имеют одинаково высокий "залечивающий эффект" (согласно некоторым исследованиям, ведущую позицию занимает портландцемент типа IV).

Стоимость бетона, укрепленного микрофиброй, по данным исследователя в 3 раза выше, чем обычного цемента. Но если учесть, что эти затраты при производстве строительных работ предстоит осуществить всего один раз и потом забыть о необходимости экстренного ремонта, такое предложение может оказаться выгодным в рамках достаточного количества задач.

Сейчас этот проект находится на стадии доработки и тестирования, но в промышленное использование поступил "гнущийся" бетон (менее технологичный вариант изначальной технологии, своего рода промежуточная ступень), который был успешно применен для строительства зданий в сейсмоопасных районах Японии (город Осака).

Еще одно решение предложили южнокорейские ученые из университета Йонсей. Они разработали покрытие в виде спрея, которое позволяет "залечивать" механические нарушения благодаря входящим в его состав микрокапсулам с полимером. Полимер при появлении трещины заполняет ее а под воздействием солнечного света образует твердое покрытие, не пропускающее воду.

Правда, такую технологию нельзя назвать такой уж инновационной, потому что существуют и другие системы, действующие по подобному принципу, когда на поверхность напыляется некое покрытие с микрокапсулами, содержащими "лечащее" вещество. Такое вещество при повреждении целостности поверхности вступает в контакт с определенным катализатором, после чего "закрывает" прорехи. Революционность корейского подхода заключается именно в использовании солнечного света вместо химических катализаторов, которые обычно имеют существенные ограничения по условиям применения или стоят слишком дорого.

Пожалуй, наиболее нашумевшей новинкой в сфере "самозалечивания" бетона стала разработка голландских ученых (во главе с Хэнком Йонкерсом) из Делфтского технологического университета и британских ученых из университета города Бат, которым практически одновременно удалось вживить в бетон микрокапсулы с бактериями, вырабатывающими известняк. Эта задача была трудной хотя бы потому, что бетон по умолчанию является сильнощелочной средой с высоким индексом pH, далеко не дружественной для выживания чего-либо. Приспособиться к этим условиям смогли лишь редкие алкалофильные виды бактерий, споры которых запечатываются в специальные капсулы вместе с необходимым питательным веществом (молочно-кислым кальцием). Выбранные опытным путем штаммы бактерий (например, bacilli megaterium) крайне живучи и, пребывая в бетоне, могут годами оставаться в своего рода "спящем" состоянии, начиная свою активную жизнедеятельность только при попадании в капсулу кислорода или воды, что, собственно говоря, внутри бетона может произойти только в случае образование трещины.

Такой материал уже имеет демонстрационные образцы и предполагается, что наиболее целесообразным будет его использование при починке мостов, сводов туннелей, и подземных хранилищ отходов и опасных веществ - одним словом, тех мест, где опасно, нежелательно и труднодостижимо непосредственное присутствие рабочих.

В то время, как поклонники научных прорывов такого рода бурно радуются, вопросов к разработкам у скептически настроенных критиков тоже вполне достаточно. Безопасно ли соседство с бактериями? Насколько долговечны такие покрытия? Раз в сколько лет их нужно будет обновлять? Какие могут быть гарантии, что технология точно работает? Пока разработка еще не вышла из лабораторий сложно сделать какие-то выводы о том, как поведет себя материал в реальном применении, и все эти вопросы остаются на данный момент открытыми. Из-за своей новизны самозалечивающийся бетон стоит крайне дорого и на коммерческий рынок поступит явно не в этом году, так что время присмотреться к новинке у нас есть.

Другие публикации автора:

Похожие публикации по теме:

estp-blog.ru

Технология гибкого бетона | Сверхупругая гофрированная оболочка

Именно по этой причине недавно был разработан совершенно новый тип строительного материала – гибкий бетон. Этот материал при серьезных нагрузках не ломается на куски, как стекло, а изгибается под внешним давлением. В чем главное отличие гибкого бетона от обычного материала? Обычные бетонные плиты . Кроме того, в состав материала входит мельчайший песок, что обеспечивает бетону особую гладкость. Материал обладает грандиозной прочностью на сжатие, аналогичной обычному бетону, но гораздо пластичнее. Благодаря этому уникальному свойству новый тип материала от чрезмерных нагрузок получает лишь микротрещины, но не разламывается.

Дом из гибкого бетона спокойно выдерживает большие нагрузки в экстремальных погодных условиях и обладает большой прочностью, требующей меньше ремонта в процессе эксплуатации. Гибкий бетон можно использовать для строительства любых сооружений, где используется обычный бетон, но стоит заметить, что стоимость инновационного  строительного материала минимум в три раза выше традиционного бетона. Впрочем, специалисты строительной отрасли цивилизованных стран уверены, что гибкий бетон в качестве строительного материала – лучшее средство для улучшения инфраструктуры в ближайшем будущем.

Источник

Прозрачный (светопроводящий) бетон – альтернатива традиционному серому и унылому бетону. Сквозь такой материал видны силуэты людей и предметов, можно даже различить их цвета. Фокус такого бетона в его неоднородности. Кроме традиционных компонентов в состав входят оптические волокна различной толщины. Благодаря им и создаётся светопроводящий эффект.

Эта идея пришла в голову Арону Лосконши во время его обучения в Стокгольме. Арон назвал своё изобретение литракон. После этого он открыл одноимённую компанию, которая сейчас занимается производством прозрачного бетона, а также дальнейшими разработками в этой области. Название LiTraCon получилось от английского light transmitting concrete, что в переводе означает светопроводящий бетон.

Оптические волокна проводят свет от одной поверхности блока к другой. Благодаря своему небольшому размеру (2 мкм – 2 мм в диаметре) оптические волокна не влияют на крепость бетона. Как правило, в изделиях из прозрачного бетона оптическое волокно составляет не более 5% общего объема. Стены из литракона, будучи крепкими, прозрачны, как абажур лампы. Литракон обладает теми же свойствами, что и обычный бетон, и может быть использован в строительных и отделочных работах. Прозрачный бетон прошел испытания в университете города Будапешта.

Самым первым изделием из прозрачного бетона был Литрокуб – светильник, общий вес которого достигал 20 кг.

Впервые Литрокуб представили на мебельной выставки в Кельне, затем на ярмарке Light+Building в городе Франкфурте и выставке в вашингтонском музее.

Благодаря высокой проводимости света оптическим волокном литракон способен оставаться прозрачным даже при толщине в несколько метров. Теоретически толщина прозрачных стен может достигать 20 метров.

К сожалению, в связи с высокой дороговизной на данный момент литракон пока не может конкурировать с обычным бетоном. Цена одного квадратного метра такого бетона достигает 1000 долларов, а это по карману далеко не каждому застройщику. Несмотря на это, прозрачный бетон набирает свою популярность в первую очередь благодаря ассоциации с лёгкостью и открытостью.

На сегодняшний день из литракона выполнены элементы зданий в Европе, Америке, а также в Японии.

:

uvakin.ru

Самовосстанавливающийся бетон - Экологический дайджест FacePla.net

Хенк Джонкерс (Henk Jonkers) из нидерландского Делфтского технического университета создал биобетон - продукт, который может восстановить свои трещины и разломы. Джонкерс говорит, что изначально начал работу над биобетоном, когда он работал с технологом, который искал возможность улучшить безопасность бетона с помощью биологического решения. Этот производственный момент оказался правильно и в нужное время заданным вопросом. Бетон с возрастом твердеет, но в нем также появляются трещины.

По словам Джонкерса, микробиолога, трещины, которые образуются в бетоне, не просто неприглядны, они могут в конечном итоге привести к повреждению конструкции.

«Причина такой проблемы, как трещины в бетоне, это протечки», говорит Джонкерс. «Если в бетоне есть трещины, вода попадает в них и оказывается в вашем подвале или в гараже. Во-вторых, если эта вода просочится к стальной арматуре - в бетонной конструкции всегда есть стальные арматурные стержни – и если они подвержены коррозии, структура разрушается».

Джонкерсу и его команде потребовалось три года, чтобы произвести этот самовосстанавливающийся прототип, который должен преодолеть наиболее очевидное препятствие: поиск бактерий, которые могут выжить в суровых условиях бетона.

«Этот материал очень сухой, как камень или скала», говорит микробиолог. Для решения проблемы с сухостью, команда использовала палочковидную бактерию по причине ее выносливости и долголетия. Бактерии и их источник питания - лактат кальция - упакованы в крошечные капсулы, которые растворяются, когда вода попадает в трещины бетона. После освобождения, бактерии потребляют лактат кальция, в результате чего происходит химическая реакция, которая создает известняк, который затем заполняет пробелы.

Спасательная станция на озере в Нидерландах был использована в качестве места для первого применения биобетона. Тест на прототипе оказался положительным.

«Это объединение природы со строительным материалом», сказал Джонкерс. «Природа, предоставляет нам много функциональных возможностей в свободном доступе, в этом случае - известняк, производящий бактерии. Если мы можем использовать его в материалах, мы действительно можем извлечь из этого пользу, так что я думаю, что это хороший пример соединения природы и строительного материала вместе в одной новой концепции».

Биобетон готовится и смешивается как обычный бетон, но с дополнительным ингредиентом – «исцеляющим агентом». Он остается неизменным во время смешивания, но растворяется и становятся активными, если вода попадает в трещины в бетоне.

Бетон является средой с высокой щелочностью и «исцеляющие» бактерии должны ждать в покое в течение многих лет, прежде чем активируются водой. Джонкерс выбрал палочковидные бактерии, потому что они процветают в щелочной среде и производят споры, которые могут выжить в течение многих десятилетий без еды и кислорода. «Следующей задачей было не только получить активные бактерии в бетоне, но и заставить их производить ремонтный материал для бетона - это известняк» объясняет Джнкерс.

Для того, чтобы производить известняк, бактериям нужен источник питания. Сначала рассматривали такой вариант как сахар, но с добавлением сахара в смесь получается мягкий, слабый, бетон. В конце концов, Джонкерс выбрал лактат кальция, поместив бактерии и лактат кальция в капсулы, изготовленные из биоразлагаемого пластика, и добавив капсулы во влажную бетонную смесь.

Когда трещины, в конечном итоге, начинают образовываться в бетоне, в них попадает вода и открывает капсулы. Затем бактерии прорастают, множатся и питаются лактататом кальция, и при этом они соединяют вместе кальций с карбонат-ионами, образовывая кальцит или известняк, который закрывает трещины.

Ученый надеется, что его биобетон может быть началом новой эры биологических зданий. Если это так, влияние на архитектурные и инженерные методики может быть очень значительным.

Facepla.net по материалам: edition.cnn.com

www.facepla.net

Бетон-незаменимый строительный материал

Бетон всегда являлся одним из самых востребованных строительных материалов.

Это обуславливается тем фактом, что полноценный процесс строительства прочных конструкций был бы невозможен без использования сертифицированного бетона м 100 и маркой выше.

Тем самым, войдя в обиход древних строителей, бетон успешно просуществовал до наших дней, претерпевая массу различного рода изменений, таких, как:

• изменения цвета
• изменение состава
• изменение способов изготовления

В настоящее время, инновационные открытия ученных, исследующих свойства и быстрый процесс затвердевания бетона, в области строительства сделали возможным производство эластичного бетона.

Место, где был впервые произведен эластичный бетон

В соответствии с официальными данными, первые успешные попытки по производству бетона с повышенными показателями эластичности и гибкости были предприняты американскими ученными, работающими при университете, находящимся в штате Мичиган.

Стоит заметить, что данный продукт обладает не только повышенной гибкостью, но и высокими восстановительными свойствами.

По утверждениям самих ученных, при активном взаимодействии с водой, например, во время дождя, все трещины на бетоне, полученные в следствии чрезмерных нагрузок, удивительным образом затягиваются и обычный бетон М 250 полностью восстанавливается.

Секрет прочности эластичного бетона

Следует заметить, что придать столь необычные и необходимые свойства бетону, удалось, посредством изменения состава.

В состав бетона были добавлены следующие элементы:

• ряд минералов, схожим с теми, из которых состоит раковина морских обитателей
• полимерные соединения, повышающие уровень гибкости

Процесс восстановления

Другим фактом, требующим к себе повышенного внимания, является процесс восстановления прочнейшего бетона М 450 и возврата в начальную форму.

Как правило, это происходит благодаря взаимодействию бетона с дождевой водой и углекислым газом, находящимся в изобилии в атмосфере земли.

В результате данной реакции, поврежденные поверхности покрываются слоем карбоната кальция, отвечающего за стягивание трещин и возврат в начальное положение.

Преимущества эластичного бетона

Несмотря на довольно высокую цену, которая в три с лишним раза превышает стоимость обычного бетона, эластичный долговечный товарный бетон М 350 обладает рядом особых преимуществ, таких как:

• Более продолжительный срок службы
• Высокая резистентность к физическим повреждениям
• Высокая сопротивляемость химическому воздействию и агрессивным средам

Применение эластичного бетона на практике

Согласно американским ученным, ответственным за изобретение и дальнейшее производство данного вида бетона.

Можно сказать, что данный строительный материал уже применялся при возведении крупных строительных объектов, к которым можно причислить мост над рекой в штате Мичиган, а также жилое здание в 60 этажей в японском городе Осаке.

В завершении можно сказать, что эластичный популярный бетон в современной жизни - это наглядный пример внедрения инновационных технологий в процесс производства стройматериалов.

alpha-beton.com

Смотрите также

• 
  Северо осетинский заповедник реферат
• 
  Зарождение коллективного врачевания реферат
• 
  Реферат афганская война кратко
• 
  Abai khunanbaiuly реферат ағылшынша
• 
  История гто кратко реферат
• 
  Бланки луи огюст реферат
• 
  Обвинительное заключение сущность реферат
• 
  Реферат о растении амброзии
• 
  Семевский василий иванович реферат
• 
  Синх портал для реферата
• 
  Реферат происхождение изобразительного искусства