Технологии

Морские ежи помогли улучшить структуру бетона

1 декабря 2017 0

морской ёж, галька, пляж

 

Группа исследователей из немецкого Констанцского университета под руководством Гельмута Кёльфена разработала бетон с новой структурой высокоориентированных плоских силикатных частиц. Такая структура делает его более гибким и устойчивым к трещинам в сравнении с обычным бетоном. Текст исследования опубликован в научном журнале Science Advances.

Зачем модернизировать бетон?

Бетон — самый популярный искусственный материал, который используют при строительстве домов, мостов и других сооружений. Его несложно изготовить и удобно применять, а благодаря устойчивости к сжатию с помощью бетона можно строить высотные здания. Однако, как и все материалы, он обладает своими недостатками, один из которых — низкая прочность при изгибе. Поэтому почти во всех случаях бетон используют вкупе с усиливающим стальным каркасом. В противном случае вся постройка в скором времени покроется трещинами и начнет постепенно осыпаться.

Ни один морской еж не пострадал

Чтобы придать бетону дополнительную пластичность, исследователи изобрели материал на основе гидрата силиката кальция (основного компонента цемента) с необычной структурой, которая и повысила устойчивость к изгибу. При планировании новой структуры старого материала ученые вдохновились морскими ежами — их иглы состоят из множества упорядоченных небольших, но очень плотных фрагментов, которые между собой разделены другим веществом. Благодаря этому при сильных ударах или больших нагрузках фрагменты, на которые оказывают наибольшее давление, могут трескаться, но трещина не будет разрастаться.

Ученые взяли наночастицы гидрата силиката кальция толщиной в несколько нанометров и длиной в несколько десятков нанометров. Чтобы получить частицы таких размеров, пришлось как следует постараться: как правило, в суспензиях эти частицы объединяются в более крупные, и чтобы этого не происходило, был подобран стабилизирующий полимер, который не давал частицам хаотично собираться в растворе.

В итоге удалось получить высокоупорядоченные мезокристаллы из гидрата силиката кальция размером в сотни микрометров. Далее с помощью фокусируемого ионного пучка из них вырезали микрокантилеверы длиной в несколько десятков микрометров и провели тест на устойчивость к изгибам. Оказалось, что их прочность равна 150 мегапаскалям — это в несколько десятков раз больше, чем у обычного бетона.

Этот эксперимент — не первая попытка ученых улучшить свойства бетона. Ранее мы уже писали, как студенты из Массачусетского технологического университета придумали, как сделать бетон безопаснее для окружающей среды.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Рассказать друзьям

0 Комментариев

Подписаться на рассылку

Комментарии

Войти с помощью 

Присоединяйтесь к нам в социальных сетях

В наших группах вы можете узнать много нового и интересного, а так же - принять участие в опросах и конкурсах

Присоединиться
Присоединиться