Ученые предложили новый метод для изготовления более прочного и экологичного бетона

Автор: Елена
08.08.2020, 21:37

Одним из способов повышения прочности и долговечности бетона является натяжка стальных арматур перед заливкой смеси, которые затем удаляются по мере затвердевания бетона. Новая адаптация этого метода предварительного напряжения была использована для производства более легкого, но такого же прочного бетона, что в случае широкого применения будет способствовать значительному сокращению выбросов CO2.

Команда EMPA разработала специальную формулу для бетона, армированного углепластиком, которая заставляет его расширяться по мере затвердевания

Бетон является наиболее часто используемым строительным материалом, на производство которого тратится огромное количество энергии и ресурсов. В целях уменьшения «углеродного следа» бетона ученые всего мира разрабатывают новые, более экологичные и безопасные производственные процессы, и даже небольшие улучшения могут иметь большие последствия.

Последний прорыв был сделан учеными из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (EMPA), где изучаются способы усовершенствования технологии предварительного напряжения бетона. Этот метод используется, чтобы материал выдерживал особенно высокие нагрузки, например, при изготовлении балок или строительстве мостов, когда натянутые стальные арматуры создают силы, сжимающие бетон изнутри.

Новая форма самонагружающегося бетона может означать, что конструкции могут быть построены с меньшим количеством материала

Одним из ограничений этого метода является то, что стальные арматуры уязвимы для коррозии, поэтому толщина бетонной конструкции должна быть достаточно большой. Ученые заменили стальные арматуры на арматуры, сделанные из полимеров, армированных углеродным волокном (CFRP). Благодаря их устойчивости к коррозии, стало возможным изготавливать гораздо более компактные бетонные элементы, с такими же прочностными характеристиками, что и традиционный бетон.

Самонагружающийся бетон, разработанный в EMPA, проходит испытания

Однако, использование углепластика в качестве арматуры также имеет свои ограничения, в частности, этот более гибкий материал сложнее закрепить для заливки смеси. Ученые из EMPA разработали специальный состав бетона для армирования углепластиковой арматурой, который расширяется по мене затвердевания, а сама арматура при этом создает сжимающее напряжение. В этом случае отпадает необходимость как закрепления арматуры перед заливкой, так и удаления ее после отвердения бетона.

Самонагружающийся бетон, разработанный в EMPA во время затвердевания

Испытания новой технологии, проведенные учеными, показали, что «самонапряженный» материал может выдерживать нагрузки, сопоставимые с обычным предварительно напряженным бетоном, и примерно в три раза больше, чем бетон из углепластика без предварительного напряжения. По мнению ученых, эта технология позволяет изготавливать более тонкие бетонные элементы, такие как изогнутые бетонные оболочки, используя значительно меньше исходного сырья.

фотоматериал: newatlas.com