Здания, построенные из пепла, простоят в 2-3 раза больше монолитных

Один и самых популярных и древних строительных материалов вот-вот обретет второе рождение. Если кто не знает, бетону, а речь именно о нем, уже более 4000 лет.

Исследователи и Массачусетского технологического института планируют разработать новую формулу бетона, вдохновленную самой природой.

В издании Construction and Building Materials исследователи сравнили связующий ингредиент бетона — цементную пасту — со структурой и свойствами естественных материалов, таких как кости, раковины и глубоководные губки.

Перечисленные биологические материалы обладают исключительной прочностью и долговечностью, отчасти благодаря точной компоновке структур в разном масштабе, от молекулярного до макро (видимого) уровня.

И снова на помощь придет природа

По итогам наблюдений группа во главе с профессором Оралом Байюкозтурком предложила новый биоинспирированный метод создания цементной пасты.

— Эти материалы скомпонованы удивительным образом, причем простые элементы собраны в сложные и красивые геометрические формы, отметил Байюкозтурк. — Мы хотим понять, какие микромеханизмы обеспечивают превосходные свойства, и можно ли их адаптировать для бетона.

В конечном счете, ученые намерены найти природные материалы, которые могут лечь в основу альтернативы традиционному портландцементу, для производства которого, как известно, требуется затратить очень много энергии.

— Если удастся заменить цемент, полностью или частично, широко доступными природными материалами, то мы достигнем некоторых целей, например, в части стабильности и доступности стройматериала, заявил Байюкозтурк.

Ученые отмечают, что открытие поспособствует созданию более долговечных и дешевых дорожных покрытий, мостов и других структур, а также сократит следы углерода в атмосфере.

От молекул до мостов

Современный бетон состоит из смеси щебня и камней в цементной пасте. Прочность и долговечность бетона в какой-то степени зависят от его внутренней структуры и конфигурации пор.

Например, чем больше пор в цементе, тем он более уязвим к разлому. К сожалению, пока не существует доступных методов, которые позволили бы управлять внутренней структурой и свойствами бетона в целом.

— Хотя это все пока только догадки, мы планируем начать управлять цементом в мезомасштабе, сообщил Байюкозтурк.

Мезомасштаб, по словам Байюкозтурка, это связь между микроструктурами и макросвойствами. Как микроскопическая компоновка цемента влияет на долговечность и прочность зданий и мостов? Ответ на этот вопрос поможет инженерам определить особенности в разных масштабах, которые окажет влияние на эффективность цемента в целом.

— С одной стороны у нас есть молекулы, а с другой нам необходимо создать структуру длиной несколько километров, заявил ученый. — Как мы объединим это — пока загадка.

Ученые сравнили структуру цемента с костной тканью, губками и перламутром

Цемент обратится в пепел

Для понимания связи ученые обратились к биологическим материалам — кости, глубоководным губкам и перламутру, микро- и макросвойства которых широко исследовались.

Ученые искали общие точки соприкосновения между структурой материала и его механическими свойствами. Так, выяснилось, сто похожая на лук структура кварцевых слоев морских губок предотвращает трещины. Минералы в составе перламутра производят мощную связь между слоями, благодаря чему материал становится чрезвычайно прочным.

— Существует широкий диапазон мультимасштабных свойств и техник компьютерного моделирования, которые хорошо подойдут для изучения сложностей биологических и биомиметических материалов, что легко будет транслировать в цементное сообщество, сообщил доцент Эдмир Мазик.

Используя данные, полученные в результате изучения биологических материалов и анализа существующих цементных паст, ученые разработали биоинспирированную методологию создания цемента.

Среди прочего в качестве цементной добавки или замены был изучен вулканический пепел. С помощью ядерной магнитно-резонансной томографии, рентгенной дифракции и электронного микроскопа исследователи намерены изучить вулканический пепел и конфигурацию пор с его добавкой.

Мосты простоят втрое больше

Результаты могут включить в модели, учитывающие долгосрочную эволюцию бетона, чтобы в итоге выяснить, как определенные добавки или ингредиенты повлияют на прочность и долговечность цемента.

— Мы надеемся таким образом прийти к своего рода рецепту более долговечного и жизнеспособного бетона, заключил Байюкозтурк. — Как правило, при проектировании зданий и мостов закладывается определенный срок службы. Мы хотим увеличить этот срок в два или три раза.

26.05.2016


Подписаться в Telegram



Дом

Знак качества: построено из песка и бактерий
Знак качества: построено из песка и бактерий

Исследователи успешно вырастили бактериальные ...

Ученые из Токио представили проект окон для подвальных помещений
Ученые из Токио представили проект окон для подвальных помещений

Ученые Института промышленных наук IIS Токийск...

Дома будущего будут расти как грибы
Дома будущего будут расти как грибы

Ученые в надежде снизить воздействие стро...

В Москве открыли цифровой отель
В Москве открыли цифровой отель

Все клиентские процессы в новом отеле, от...

Ученые предложили не летать на Марс со своим цементом
Ученые предложили не летать на Марс со своим цементом

Для дальнейшего освоения космоса рано или...

Нейросеть ловит земельно-имущественных нарушителей в Москве
Нейросеть ловит земельно-имущественных нарушителей в Москве

С начала года нейросети проанализировали почти...

В Японии открыли “умный” мегаполис Цунасима
В Японии открыли “умный” мегаполис Цунасима

26 марта, в Японии, неподалеку от Йо...

С новым роботом каменщики останутся без работы
С новым роботом каменщики останутся без работы

Инженеры австралийской компании Fastbrick Robo...

Умные лестницы упростят тысячелетнюю нагрузку
Умные лестницы упростят тысячелетнюю нагрузку

Исследователи из университета Emory изобр...

Ученые выяснили, что разрушает цемент изнутри
Ученые выяснили, что разрушает цемент изнутри

Как основной строительный материал во все...

Бетон становится прочнее из-за ничего и кое-чего еще
Бетон становится прочнее из-за ничего и кое-чего еще

Итак, давайте разберемся, что потребуется...

Открыта форма идеальной арки
Открыта форма идеальной арки

Ученые из университета Уорика добились вп...

Приобрести участок под дачу полезно для здоровья
Приобрести участок под дачу полезно для здоровья

Покупка участка земли – это отличны...

Установлен оптимальный материал для соединения и пароизоляции
Установлен оптимальный материал для соединения и пароизоляции

Для осуществления воздухоизоляционных и п...

Новые строительные материалы сделают городской воздух чистым
Новые строительные материалы сделают городской воздух чистым

Мировые попытки очистить воздух трансформируют...

Биочерепица придет на смену современным кровельным материалам
Биочерепица придет на смену современным кровельным материалам

Ученые из института Фраунгофер продемонст...

Новый проект контракта минимизирует неплатежи по ипотеке
Новый проект контракта минимизирует неплатежи по ипотеке

Поскольку рост неплатежей по ссудам под&n...

"Город-сказку, город-мечту" построят в пустыне
"Город-сказку, город-мечту" построят в пустыне

Не имеющее аналогов сооружение высотой 450 мет...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
Current Biology: Человеческий мозг не отсчитывает время как часы
Current Biology: Человеческий мозг не отсчитывает время как часы
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Биоуголь из морских растений оценили как перспективный материал для катодов
Биоуголь из морских растений оценили как перспективный материал для катодов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое

Новости компаний, релизы

Московский вуз готовит профессионалов для защиты учебных заведений
Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Московский Политех и ведущие российские компании запускают 79 практико-ориентированных образовательных программ
В Нижнем Новгороде проходит Шестой «ЯлФест-2024»
Студенты Университета МИСИС выиграли 2.8 млн рублей в хакатоне «Лидеры цифровой трансформации»