Учёные решили главную загадку структуры бетона

    image

    Учёные-материаловеды, наконец, определились, является ли застывший бетон непрерывной структурой,- такой, как, например, металлы или камни,- или же спрессованной группой мелких частиц. Этот вопрос, несмотря на долгое и обильное использование этого строительного материала, длительное время оставался без ответа. Оказалось, что бетон сочетает в себе признаки обеих структур.

    Вопросами внутренней структуры материала занимается раздел физики конденсированных сред под названием "мезоскопическая физика". В ней рассматриваются свойства систем на масштабах, промежуточных между макроскопическим и микроскопическим – то есть, лежащих между размерами отдельных атомов и такими, на которых прекращаются квантовые эффекты.

    Бетон,- смесь воды, гравия, цемента и песка,- исследовала международная команда из Массачусетского технологического, Университета Джорджтауна, французского Национального центра научных исследований и других заведений. Учёные уверяют, что их открытия касательно структуры бетона позволят инженерам создавать более эффективные материалы, как с точки зрения прочности, так и с точки зрения уменьшения выброса парниковых газов при изготовлении. Это очень важно, поскольку в мире используется столько бетона, что его производство является одним из самых главных факторов выброса парниковых газов.

    Оказалось, что в бетоне мелкие частички распределяются таким образом, что между несколькими более крупными всегда есть более мелкие. Один из авторов исследования, Роланд Пеленк [Roland Pellenq], поясняет, что эти мелкие частицы очень плотно взаимодействуют между собой на мезоскопических масштабах. При этом частицы не настолько мелки, чтобы достигать состояния с минимальной энергией – из-за этого материал подвержен изменениям, и со временем может крошиться или трескаться.

    Определение влияния размера пор, находящихся на мезоскопических масштабах, на свойства материала до этого момента не проводилось. А именно наличие пор таких размеров и определяет свойства материала и подверженность его деградации. В частности, выяснилось, что растрескивание бетона происходит не из-за того, что в эти поры проникает вода, которая затем замерзает при отрицательных температурах.

    Новые компьютерные симуляции свойств готового материала позволяют точно настраивать пропорции компонентов, необходимые для получения более качественного результата. Например, слишком малое количество воды сделает раствор недостаточно жидким для заливки, а слишком большое – оставит после её испарения большие пустоты в готовом материале.
    Поделиться публикацией
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 15
    • +3
      Слабо верится что растрескивание от замерзающей воды в порах незначительно на фоне подвижности мезоскопических частиц…
      Возможно нашли еще один из факторов деградации, а не отменили все старые?
      • +3
        В исходной статье формулировка весьма туманна: «Эти поры сильно влияют на то, как вода прникает в структуру и вызывает трещины (причём, что удивительно, с замерзанием воды этот процесс ничего общего не имеет)». Отрицания растрескивания от замерзания там нет, есть просто указание на некий другой процесс, тоже связанный с водой. Возможно, имеется в виду, что жидкая вода нарушает связность частиц и позволяет нагрузкам разрушить материал в месте перепада прочности.
        • 0
          Сама вода непосредственно не нарушает связность, она провоцирует коррозию бетона. Так называемое выщелачивание.
      • +2
        Блин, а я на картинке-превьюшке увидел почему-то «бекон». И прочитал так же.
        • +6
          Да, я остановился только когда меня смутила фраза:
          Бекон,- смесь воды, гравия, цемента и песка
        • 0
          В России кстати стартап есть СтройЛаб. Занимаются как раз разработкой технологий приготовления сверхпрочного бетона с различными характеристиками. Они говорят, что разработали рецептуру сверхпрочного бетона для космодрома «Восточный». Не знаю, насколько это правда.
          • +4
            Мутный какой-то стартап. Судя по информации, аффилирован с Роснано. Сайт — один маркетинг, реальных цифр и данных почти 0. Из выпускаемой продукции только ЛКМ и др. материалы для покрытия стен, опять же с практически нулевой технической информации — одни маркетинговые «обещания». Бетоны марки выше М800 делали и ранее, но для них нужны серьезные технологические мощности + фракции щебня, песка и др компонентов высокого качества, для чего одной лаборатории явно маловато будет для промышленного производства в количестве необходимом для строительства космодрома. Так что не знаю, что там используют на космодроме, но бетон там получается явно золотой (по ценам 14 года за материал не менее 10-12 тыс рублей за куб), и это не считая строительства спец производства и подготовки фракций для него.
            • +1
              Сайт у них и правда бессмысленный. Где-то я читал их комментарии и ответы на вопросы. Пишут, что по их технологиям стоимость производства бетона даже снижается, при этом они готовы свои технологии адаптировать для производства на конкретном заводе в конкретном регионе. Звучит фантастически, конечно. Вообще, всё что как-то связано с «Роснано» уже по умолчанию вызывает здоровый скептицизм.
            • 0
              Основная проблема таких материалов(бетона, глиняной смеси для производства кирпича и т.д.) — неоднородность структуры при застывании. Есть технология ультразвуковой обработки смеси, гомогенизирующая материал и за счет этого улучшающая его свойства.
              • 0
                Есть еще шикарный прибор с неприличным названием «вибратор». Им взбивают бетон после заливки в опалубку (чтобы заполнились пустоты). Он же дополнительно гомогенизирует раствор.
              • 0
                Рецептуры таких составов секрета не представляют и достаточно известны (М1000 и больше я делал лично). А вот качественные компоненты подготовить довольно сложно и дорого. Они должны быть фракционированы в узких диапазонах, отмыты, высушены. В валовом объеме это существенные затраты. Хотя, в целом, окупается.

                Ну и главная проблема — у нас отсутствуют ГОСТы на подобные бетоны в общем строительстве. Только для специальных применений.
                • 0
                  ГОСТы это лишь способ заставить делать как надо, есть и другие способы, через рыночные механизмы например или четкое ТЗ.
              • 0
                Странная статья, непонятно что нового изобретено?
                Учёные-материаловеды, наконец, определились, является ли застывший бетон непрерывной структурой,- такой, как, например, металлы или камни,- или же спрессованной группой мелких частиц.

                Это еще в прошлом веке все знали.
                Или вот книжечка 2006 года



                (источник тут там смотрите страницу 30). Вообще если интересно про бетоны, то на сайте где книга лежит, есть поиск по текстам книг, море инфы.
                • +1
                  Открываешь пост ализара, а автор не ализар.
                  • 0
                    слишком малое количество воды сделает раствор недостаточно жидким для заливки

                    Чистая правда. И не только для заливки.
                    На одной из строек делали эксперимент. Началось с того, что бдительный начальник участка заподозрил сотрудников в хищении цемента и прочих компонентов за счет доливки лишней воды.
                    Взяли пропорции для бетона «по учебнику». Стали мешать — не перемешивается и все тут. Пришлось доливать воды.

                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                    Самое читаемое