Сенсация! Получен цемент, который почти не нуждается в техническом обслуживании

07/08/2014

Сенсация! Получен бетон, который почти не нуждается в  техническом обслуживанииБольшая трещина, возникшая от дождей, солнца и износа на подъездной дорожке парковки в Университете Висконсин-Милуоки (UWM), предоставила Скотту Мазенски удобную возможность проверить свои исследования.

Мазенски – это гражданский инженер-аспирант, работавший над новым видом высокоэффективного цемента, создаваемого в лаборатории доцента Константина Соболева. Разработанный им композитный цемент является настолько прочным, водонепроницаемым и пластичным материалом, имеет настолько высокий уровень "контроля трещин", что по исследовательским оценкам срок его службы составляет 120 лет и более.

Для сравнения средняя продолжительность жизни цементных дорог в штате Висконсин находится в диапазоне 40-50 лет, а около 10% армированных поверхностей мостов нуждаются в замене уже после 30 лет.

Сенсация! Получен бетон, который почти не нуждается в  техническом обслуживанииВ августе команда из 25 студентов присоединилась к Мазенски для заделывания трещин на дороге с помощью уникального материала. Студенты встроили в этот "умный" цемент электроды, которые стали служить системой сбора данных. "Это должно показать нам, попадает ли вода на материал и как глубоко она проходит", - говорит Мазенски. "Электроды также обнаруживают присутствие ионов хлора в материале, и "чувствуют" нагрузку и давление, когда по ним проходят транспортные средства".

Позднее в этом году, когда установка программного обеспечения будет полностью завершена, данные в режиме реального времени будут поступать по беспроводной сети в онлайн хранилище.

"Мы будем иметь возможность наблюдать за состоянием цемента, как это происходит в режиме реального времени", - говорит Соболев.

Проект должен подтвердить две важные особенности этого гибридного цемента, который называется супергидрофобным цементным композитом: его долговечность и его "умные" возможности.

 

Наука о трещинах

Исследователи указывают на две причины уникальности материала. Во-первых, он содержит соединения, которые делают его почти водонепроницаемым. Вот Соболев сжимает пипетку и капает водой на небольшой кусок гибридного цемента: жидкие шарики при соприкосновении превращаются в почти идеальные сферы и скатываются с твердой поверхности при малейшем наклоне.

Сенсация! Получен бетон, который почти не нуждается в  техническом обслуживанииКак правило, вода на поверхности дорожного покрытия проникает внутрь через трещины. "Добавьте к этому постоянное замораживание и оттаивание, и станет вполне понятно, почему мостовые нуждаются в частом ремонте", - говорит Соболев.

Добавки изменяют цемент на молекулярном уровне. Когда тротуар затвердевает, создается поверхность, которая заставляет водный шарик скатываться.

Ещё одна вводимая в материал добавка позволяет ему гнуться, не ломаясь. Хотя некоторые примеры пластичного цемента в настоящее время есть в продаже, лаборатория Соболева улучшила пластичность своего композита. Супер-сильные нетканые поливиниловые волокна смешиваются с цементом. А когда начинают появляться трещины, волокна не дают им стать крупнее.