Wie ein Fels: Neue Beton konnte eine lange Lebensdauer
Aktualisiert Freitag, 18 April um 4:25 Uhr ET.
(ISNS) – auf der Oberfläche Beton scheint wie eine der haltbarsten Substanzen der Welt. Immerhin stehen noch 2000 Jahre alten römische Bauten aus dem Material gefertigt. Aber mit Langlebigkeit kommt Probleme: Risse in wichtigen Bereichen können Brücken und Bürgersteige unpassierbar machen.
Wissenschaftler können an einer Lösung für die Zukunft des Betons Tippbetrieb. Scott Muzenski, ein Doktorand in Bauingenieurwesen an der University of Wisconsin in Milwaukee wurde inspiriert durch einen Riss in einem Parkhaus in der Nähe seines Büros, Tauchen Sie ein in die Wissenschaft der was Zeug zusammen hält. Muzenski und seine Berater hatten basteln, mit dem Erstellen von Beton mit superhydrophob Qualitäten – Zeug, das Wasser – meidet, die hatte auch die Fähigkeit, konsequent aus der Ferne überwacht werden.
"Wir wurden immer eine Menge von guten Ergebnissen im Labor, so dass wir beschlossen, unsere Erkenntnisse in die Betonplatte auf dem Parkplatz zu setzen", sagt Muzenski. Die raumgreifenden Platte wird nun mit Elektroden eingebettet, die Belastungen auf den Beton zu überwachen und können die Forscher zu entwickelnden Gefahren warnen.
Die eingebauten Sensoren können Widerstand zwischen den Elektroden messen und durch die Überwachung der elektrischen Veränderungen, können die Forscher sagen, ob ein Riss vorliegt oder ob korrosive Chemikalien oder Wasser vorhanden ist. Sie können auch Informationen über Belastungen und Lastwagen unterwegs über das Material. "Die Platte kann Text oder jemand mailen, wenn ein Problem vorliegt", sagt Muzenski. "Die unmittelbare Reaktion ziemlich wichtig wäre."
Gemäß der Federal Highway Administration die durchschnittliche Lebenserwartung der einen Betonweg ist etwa 40 Jahren, aber das kann viel niedriger sein, an einem Ort wo Einfrieren und Auftauen auf die Struktur ins Chaos stürzen. Muzenski und seinem Berater Konstantin Sobolev sagen, ihre haltbar, wasserfest und formbaren Material zu ebnen konnte letzten 120 Jahren unter normalen Bedingungen.
Weitere Anstrengungen zur Verbesserung der weltweit am häufigsten verwendete Baustoff konzentrierten sich auf Abschottung der Spitze zu verhindern, dass Wasser und Salze eindringen. Muzenski nahm einen anderen Weg: er mischte Wasser, Öl und winzige Partikel in den Beton selbst.
In der Regel nimmt Beton Wasser auf. Wenn das Wasser beim Gefrieren ausdehnt, beginnt der Beton zu knacken. Darüber hinaus können Salze von LKWs oder Regen Salzwasser Stahl korrodieren, der oft das Material verstärkt.
Das neue Material, genannt einen superhydrophob veränderten zementgebundenen Verbund ist geschmeidiger als herkömmliche Beton. Und zwar deshalb, weil die Forscher Haar mittlere Fasern hinzugefügt, die mit dem Beton zu binden. Wenn Risse, abzuhalten davon, die Fasern immer größer.
"Dies ist das erste Mal, das die drei Komponenten – hydrophoben Materialien, die Fähigkeit, Biegung und kontinuierliche Überwachung - zur gleichen Zeit zusammengefügt werden", sagte Francesca Tittarelli, Materialwissenschaftler an der Universita Politecnica Delle Marche in Ancona, Italien. Tittarelli zur Kenntnis genommen, dass jeder Fortschritt war nicht neu für sich, aber sie hatte nicht vorher kombiniert.
Die Möglichkeit, kontinuierlich überwachen kann Reparaturen auf den Straßen, reduzieren die Kopfschmerzen für jedermann sind.
"Wenn wir ein Problem, sobald es beginnt zu erkennen, das den Eingriff kleiner und billiger macht," sagte sie. "Wie in der Medizin ist Vorsorgen besser als heilen."
Tittarelli fügte hinzu, dass in der Zukunft Beton wird, um seine CO2-Gesetz zu bereinigen. Herstellung von einer Tonne Zement, der wichtigsten Bindemittel in Beton, schafft auch über eine Tonne Kohlendioxid-Emissionen. Ihr Forschungsteam ist auf der Suche nach Möglichkeiten, um den Prozess nachhaltiger zu gestalten. Sie sind auch als Bindemittel für Zement mit Geopolymeren experimentiert, weil sie Hitze erfordern nicht.
Muzenski räumt ein, dass die neue Technologie ist nicht so toll für jede Situation – einige Anwendungen von Beton mehr von einem Fluss für den Bau erfordern und die kurvenreiche Fasern die Strömung reduzieren. Darüber hinaus ist das Material wäre zu teuer, überall setzen derzeit verwendete Beton. Das ist, warum er sagte, es kann für kritische Infrastrukturen wie Brücke Ansatz Platten (die Verbindung zwischen Brücken und die vorhandene Asphalt) und Brückendecks ausgerichtet sein.
Begann der Schnee kommt unten in Wisconsin in diesem Herbst Muzenski musste das Experiment mit der Platte zu pausieren, und er freut sich nun auf die konkreten Daten sammeln. "Die Platte selbst, die da draußen war verschlechtert und hatte nicht in Jahren behoben, und wir haben eine Menge von Schäden durch Einfrieren und Auftauen Zyklus," sagte er. Neben der Untersuchung besserer Materialien, dachten"wir, wir alle könnten einen Gefallen tun, indem Sie ersetzen einen Teil der Auffahrt außerhalb."
Anmerkung der Redaktion: Diese Geschichte wurde korrigiert, um eine Tonne Zement, nicht konkret, wie Herstellung von einer Tonne Kohlendioxid-Emissionen zu identifizieren und darauf hingewiesen, dass als Bindemittel für Zement, nicht konkrete experimentieren Forscher mit Geopolymeren.
In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics. Katharine Gammon (@kategammon) ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in Santa Monica, Kalifornien, und schreibt für eine Vielzahl von Zeitschriften über Technologie, Gesellschaft und Tierwissenschaften.