reklama

Nanobetón

O obrovských možnostiach nanotechnológie sa prvý krát zmienil P. Feynman (laureát nobelovej ceny za fyziku), v roku 1959, výrokom: tam dole je množstvo priestoru ("There´s a plenty of room at the bottom"). Tým "tam dolu" myslel štruktúru hmoty v oblastiach jednej miliardtiny metra (0.000001 mm, pre porovnanie ak by napríklad jeden meter bola vzdialenosť Slnka od Zeme, tak 1 nanometer by bol dĺžka futbalového ihriska). V tejto molekulárnej oblasti je možné "vyskladať" takú štruktúru hmoty, ktorá splní požiadavky na jej výsledné vlastnosti. Samotný produkt nanotechnológie môže potom slúžiť samostatne, prípadne môže byť integrovaný do rozmerovo vyšších štruktúr. Práve vďaka tejto druhej možnosti otvára nanotechnológia nové vyhliadky aj pri výrobe betónov s vylepšenými vlastnosťami.

Písmo: A- | A+
Diskusia  (7)
Obrázok blogu

Nanokompozitné materiály existujú na svete tak dlho ako existuje život. Môžeme ich nájsť napríklad v štruktúrach ulít alebo kostí, kde tvoria veľmi pevné štruktúry, ktoré sú zároveň schopné prerozdeľovať napätosť a obmedzovať šírenie sa trhlín.

Pre samotný betón, najsľubnejšou kategóriou nanomateriálov sú tvz. nanofillery. Veľkosť častice týchto materiálov sa pohybuje od 1 do 100 nm a práve vďaka ďalšiemu vyplneniu medzier môže betón dosiahnuť ešte vyšších pevností. V predošlom článku bolo vysvetlené pôsobenie mikrofillera na zlepšenie niektorých vlastností betónu, no a podobne sa správajú nanofillery na úrovni nanometrov.

SkryťVypnúť reklamu
Článok pokračuje pod video reklamou

Nanosilika:

Obrázok blogu

Obrázok blogu

Jednoducho povedané priestor medzi zrnami cementu je vyplnení mikrofillerom a priestor medzi zrnami mikrofillera je vyplnení zrnami (časticami) nanofillera. Takéto zmesi, ktoré majú plynulý prechod od oblasti milimetrov až po oblasť veľkosti pár molekúl vykazujú následne veľmi vysoké pevnosti a vysokú duktilitu (odolnosť voči náhlemu kolapsu).

Obrázok blogu

Ďalšou vyhliadkou pre betón je aj využitie nových ultravysokopevnostných vlákien. Celková filozofia použitia vlákien nie je nijakou novinkou a využívali ju už pred tisíckami rokov, keď pri stavbe hlinených domov primiešavali do zmesi blata konské chlpy alebo sušenú trávu. Samozrejme vývoj pokročil a blato nahradil betón a chlpy a trávu nahradili oceľové vlákna (v súčasnosti sa používajú oceľové vlákna hrúbky 0,02 až 1 mm s pevnosťami do 1500 MPa).

SkryťVypnúť reklamu
reklama

Nanotechnológia prináša ďalší stupeň vývoja a to vo využití uhlíkových nanotrubičiek, priemeru okolo cca 10 nm (0.000010 mm), ktorých stena má hrúbku len jednej molekuly. Predpokladá sa, že v dohľadnej dobe pevnosť v ťahu takýchto uhlíkových nanovlákien prevýši najpevnejšie ocele 20 násobne čím dosiahnu pevnosť v ťahu až 45 GPa (nitka priemeru 1 mm vyrobená z tohto materiálu udrží 3500 kg).

Obrázok blogu

Obrázok blogu

Pri výrobe najmodernejších betónov je použitie jedného druhu vlákien nedostačujúce a na dosiahnutie požadovaných vlastností sa používa tvz. „koktail“ z rôznych vlákien, líšiacich sa veľkosťou ale aj charakteristikami (pritom nemusí ísť len o pevné vlákna, napr. na zlepšenie odolnosti betónu počas požiaru sa používajú polypropylénové vlákna, ktoré sa pri vysokej teplote vytopia a vytvoria kanáliky cez ktoré unikajú plynné zložky “rozkladajúceho“ sa betónu, čím sa uvoľňuje vnútorný tlak plynov a betón neodpraskáva). Nanovlákna zabezpečia najmä premostenie vznikajúcich mikrotrhlín, v čase keď ešte deformácia nedosiahla potrebnú hodnotu na aktivizáciu mikrovlákien.

SkryťVypnúť reklamu
reklama
Obrázok blogu

Nanovlákna premosťujúce vzniknutú nanotrhlinu

V súčasnosti je rozvoj inžinierskych aplikácií vedeckých výskumov nanomateriálov iba v začiatkoch a tak aj rozsiahle použitie týchto materiálov je zatiaľ značne obmedzené, či už z technologických alebo z finančných dôvodov. Napr. v súčastnosti sa cena uhlíkových nanotrubičiek pohybuje okolo 2000 eur za 5 kg balenie. Ak teda uvážime že by sme použili do jedného kubíka špeciálneho betónu len jedno percento nanotrubičiek, potrebovali by sme ich 0,01 x 2500 kg = 25 kg čomu zodpovedá cena 10 000 eur - len za nanotrubičky (cena za kubík normálneho betónu sa pohybuje do cca 100 eur).

SkryťVypnúť reklamu
reklama

Každopádne sa však jedná o materiály nového tisícročia, ktoré budú budúci obyvatelia Zeme za pár desiatok rokov považovať za úplnú samozrejmosť.

Peter Paulík

Peter Paulík

Bloger 
  • Počet článkov:  60
  •  | 
  • Páči sa:  22x

Stavebná fakulta STU - Katedra betónových konštrukcií a mostovKNIHA:Mosty na území Slovenska Zoznam autorových rubrík:  Veda a filozofiaMostyStatikaVšeličo

Prémioví blogeri

Milota Sidorová

Milota Sidorová

5 článkov
Lucia Šicková

Lucia Šicková

4 články
Matúš Sarvaš

Matúš Sarvaš

3 články
Zmudri.sk

Zmudri.sk

3 články
Jiří Ščobák

Jiří Ščobák

752 článkov
reklama
reklama
SkryťZatvoriť reklamu