Новый бетон разработали в Пермском Политехе.
Сегодня полупрозрачный бетон, который состоит из бетона и оптоволокна, используют при строительстве зданий и создании легких дорожных покрытий. Он пропускает свет и позволяет воплощать уникальные архитектурные решения. Но оптоволокно – дорогостоящий материал. В связи с этим ученые предложили получать более дешевый бетон с высокой способностью пропускать свет из отходов оргстекла. Это позволит повысить качество материала и сэкономить средства компаний. В этом случае цветовая разметка на дорогах на основе нового материала сможет существенно снизить число аварий в темное время суток.
Оргстекло – недорогой и прозрачный полимер. По словам разработчиков, реализовать технологию можно практически без затрат, если использовать доступные отходы этого материала. Ученые предложили ввести их в бетон в форме прямолинейных элементов кругового профиля. Чем больше «вставок» в бетоне, тем прозрачнее он получится.
Исследователи из Пермского Политеха предложили способ пропускания света под разными углами с учетом архитектурных требований. Они получили образцы полупрозрачного бетона с нужными характеристиками и провели их испытания. Это позволило выявить уровни, на которых в материале происходят изменения. Ученые определили свойства бетона в зависимости от количества прозрачных элементов и установили связь между их распределением и световым эффектом. Они определили плотность и прочность материала, а также проходимость света.
Чтобы оценить влияние оргстекла на свойства бетона, были проведены испытания образцов. В качестве вяжущего вещества использовали пуццолановый портландцемент – материал на основе цемента и активной минеральной добавки, который твердеет в воде и во влажных условиях, – с удельным весом 2,7 г/м3. Оргстекло добавили в виде элементов диаметром 5 и 7 мм, которые составили в материале долю 2,5 и 3,5%. В процессе приготовления добавляли воду и пластификатор – вещество, которое придает материалу эластичность или пластичность при переработке и использовании.
Прозрачные элементы размещали в заранее подготовленные отверстия и закрепляли в пазах экспериментальной формы, а затем выравнивали их. В качестве источника света применяли фонари со светодиодными лампами мощностью 150 Вт. Результаты пропускания света отслеживали на деревянном экране.
В процессе изготовления изделий оргстекло укладывали слоями и уплотняли. Его доля составила менее 10% от площади сечения материала. Бетон ученые выдерживали в течение суток при температуре около 21 °C, а затем материал набирал прочность еще 7 и 28 дней. В экспериментах использовали образцы в виде кубиков размером 50 × 50 × 50 мм и призм размером 40 × 40 × 160 мм. Ученые также определили прочность материала, сжимая и изгибая его с помощью силового пресса.
Результаты испытания на сжатие позволили определить, что оргстекло оказало положительное влияние на свойства бетона. Это снизило плотность на 10%, повысило прочность до 36% и уменьшило массу. Ученые провели испытания прочности совместной работы двух материалов. Для лучшего «сцепления» с бетоном они использовали элементы с выступами. Результаты на сдвиг показали меньшую прочность, что необходимо учитывать при проектировании зданий уязвимых конструкций, строительстве на территориях с неспокойными погодными условиями и опасностью возникновения пожаров. В остальных случаях применение нового бетона повысит светопроницаемость и снизит экологические риски.
По словам ученых, технология позволила улучшить характеристики полупрозрачного бетона.
По материалам Naked Science.
