Dutý betón napodobní ľudské kosti a je tak až 5-krát húževnatejší
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 24. 9. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Dvojica inžinierov z Princetonskej univerzity vyvinula nový druh betónu, ktorý sľubuje viac ako 5-násobnú odolnosť voči poškodeniu v porovnaní s bežnými materiálmi, a to tak, že do jeho štruktúry urobili diery.
To by mohlo znamenať nielen bezpečnejšie budovy, ale mohlo by to tiež znížiť potrebu vyrábať ďalší betón určený na opravy a rekonštrukcie stavieb. To by samozrejme bolo skvelé pre životné prostredie. Cement, ktorý sa používa na výrobu betónu, prispieva k 3 % všetkých emisií skleníkových plynov na svete a každý pokles tohto čísla len pomôže.
Pri tvorbe nového betónu sa docent stavebného a environmentálneho inžinierstva Reza Moini a doktorand Shashank Gupta inšpirovali architektúrou hustého vonkajšieho plášťa ľudských stehenných kostí. Tá sa nazýva aj kortikálna kosť a pozostáva z eliptických rúrkovitých komponentov známych ako osteóny. Ich tvar a matrica, v ktorej sú usporiadané, odráža trhliny okolo týchto osteónov a zabraňuje tomu, aby sa pri náraze naraz rozpadli.
Vďaka dômyselnému geometrickému dizajnu duté trubice tohto betónu „zachytávajú“ trhliny a bránia ich ďalšiemu šíreniu. To sa výrazne líši od iných prístupov k spevňovaniu betónu, ktoré zahŕňajú pridávanie materiálov, ako sú vlákna a plasty, do zmesi.
„Jedinečnosť tohto postupného mechanizmu spočíva v tom, že každé predĺženie trhliny je kontrolované, čo zabraňuje náhlemu, katastrofickému zlyhaniu,“ vysvetlil Gupta. „Namiesto toho, aby sa materiál zlomil naraz, odoláva postupnému poškodeniu, vďaka čomu je oveľa odolnejší.“
Na odliatie tohto bioinšpirovaného betónu dvojica 3D vytlačila rúrkovú šablónovú formu s použitím polyvinylalkoholu (PVA). Potom vedci vyrobili negatív tejto šablóny naliatím gumy do formy. Tú potom rozpustili, čím vytvorili uretánovú silikónovú formu, a tú následne použili na odliatie betónu.
Na otestovanie jeho húževnatosti vykonali takzvanú trojbodovú skúšku ohybom a jedno-okrajový zárezový ohyb. V podstate použili diamantovú pílu s hrúbkou 2 mm a žiletku na vyrezávanie zárezov do betónu. Tento postup sa viackrát opakoval, aby sa získali údaje o lomovej húževnatosti materiálu. Ich zistenia boli nedávno publikované v magazíne Advanced Materials.
