Инновации 21 апреля 2023

Трещин не будет

Исследователи из Санкт-Петербургского университета и Института проблем машиноведения РАН выяснили, что повышать прочность бетонов можно с помощью отходов
Трещин не будет
Бетоны, содержащие искусственные добавки, например строительные отходы, более устойчивы к ударам, чем эти же материалы, но с природными заполнителями
beton50.com

Механики выяснили, что бетоны, содержащие искусственные добавки, например строительные отходы, более устойчивы к ударам, чем эти же материалы, но с природными заполнителями. Кроме того, авторы определили, что повысить прочность бетона можно за счет формы используемых волокон — при разных видах нагрузок лучшим оказался спиралевидный заполнитель. Полученные данные помогут разработать оптимальный состав для прочных и долговечных бетонных конструкций. Результаты работы ученых, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Mechanics of Materials.

В процессе любого строительства образуется большое количество отходов, которые зачастую не только не находят дальнейшего применения, но и вредят окружающей среде и здоровью людей. В последние годы ученые предлагают использовать строительные отходы повторно в качестве заполнителя в бетонных конструкциях при возведении жилых домов и других зданий. Кроме того, такой заполнитель помогает сэкономить природные аналоги — песок, щебень и гравий.

magnifier.png Исследователи установили, что лучше всего выдерживал динамические нагрузки бетон, на 50‒60% заполненный строительными отходами. Именно такой материал дольше всего не разрушался — даже после появления микротрещин

Поскольку бетонные конструкции могут подвергаться значительным динамическим нагрузкам, таким как землетрясения или сильные удары, при использовании заполнителей из отходов важно точно определить, насколько прочным будет конечный материал.

Механики из Санкт-Петербургского университета и Института проблем машиноведения РАН (Санкт-Петербург) смоделировали поведение бетонных конструкций с различными заполнителями при динамических нагрузках. За основу авторы взяли ранее опубликованные экспериментальные данные по прочности соответствующих материалов. Так, ученые сравнили бетонные конструкции с разным количеством наполнителя из отходов, а также углеродных волокон, стали и синтетики, которые используются в качестве добавок, улучшающих качество бетона.

«При расчетах прочности при ударе мы использовали подход, основанный на оценке постоянного параметра инкубационного времени. Последний позволяет понять, сколько времени пройдет между тем, как в бетоне появятся микротрещины, и полным его разрушением. Эта характеристика учитывает сложные процессы, влияние которых усиливается в материале при динамических нагрузках. К примеру, полученные нами результаты помогут определить, какой бетон нужно использовать, чтобы дом вдруг не “сложился” после землетрясения», — рассказывает первый автор статьи и исполнитель проекта, Нина Селютина, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник кафедры теории упругости СПбГУ.

magnifier.png «Предлагаемый подход можно легко применить в инженерной практике, он будет полезен в разработке стандартов для динамических испытаний бетона. В дальнейшем мы продолжим исследовать прочность бетона с различными наполнителями при динамических и температурных нагрузках»

Исследователи установили, что лучше всего выдерживал динамические нагрузки бетон, на 50‒60% заполненный строительными отходами. Именно такой материал дольше всего не разрушался — даже после появления микротрещин. Одной из причин этого может быть то, что в бетоне с отходами существенно больше воды, которая, заполняя микропоры в материале при динамических нагрузках, приводила к эффекту упрочнения.

Кроме того, ученые выяснили, что на свойства бетона влияет и форма волокон в наполнителе. Так, волокна в виде спиралей делают конструкции прочнее и более устойчивыми к разрушению после появления микротрещин.

«Предлагаемый подход можно легко применить в инженерной практике, он будет полезен в разработке стандартов для динамических испытаний бетона. В дальнейшем мы продолжим исследовать прочность бетона с различными наполнителями при динамических и температурных нагрузках», — заключает Нина Селютина.

По материалам пресс-службы РНФ

Темы: Инновации

Еще по теме:
20.06.2024
В России создали установку, с помощью которой можно экологичным способом получать различные виды топлива из пластиковых ...
31.05.2024
Рынок экзоскелетов для медицины и промышленности бурно растет. Десятки команд и компаний предлагают пока скорее прототип...
27.05.2024
Компания — национальный чемпион «Герофарм», лидер на российском рынке инсулинов, начинает клинические исследования новог...
20.05.2024
Британо-шведская фармкомпания AstraZeneca отозвала свою вакцину от COVID-19 из-за риска тромбоза. Но компания уже успела...
Наверх