Новий вимір допоміг створити стійкий до вибухів бетон

бетон

Дослідники зі Університету Нортумбрії у Ньюкаслі, Університету Ахмадабаду у Індії та Університету Вікторії у Канаді разом розробили новий вид бетону, який краще витримує вибухи та поштовхи, а при руйнуванні утворює менше небезпечних уламків.

Чому фібра не допомагає під час вибухів?

Зазвичай, коли дослідники починають удосконалювати бетон, то націлюються на його основну характеристику – здатність сприймати статичні навантаження на стиск та розтяг. Це логічно, оскільки абсолютну більшість часу цей матеріал змушений витримувати власну вагу будівлі, а також вагу всього живого і неживого, що її наповнює. І навантаження ці залишаються більш-менш постійними.

Звичайна сталева фібра
Звичайна сталева фібра. Джерело: materialintuition.com

Однак ми живемо не у статичному, а у досить буремному світі. І часто виникають питання з приводу того, а що ж буде з бетоном, якщо виникне якась надзвичайна ситуація, така як бомбардування, терористичний акт чи землетрус? Професору Річардсону з Ньюкасла, визнаному спеціалісту з бетону, мабуть також набридло шукати відповіді на ці питання, тому він разом з колегами вирішив заново винайти бетон з використанням тривимірної фібри.

Фібра – це компонент сучасного бетону, який здебільшого являє собою шматочок металевого дроту. Фібра здатна сильно підвищити міцність бетону на розтяг і, навіть, дозволити йому деформуватися пластично, що в значній мірі знижує аварійність будівель.

Пішохідний міст у Сеулі
Пішохідний міст у Сеулі було виготовлено з використанням залізобетонних конструкцій. Джерело: ductal.com

Зазвичай фібра являє собою одно- (прямі дротинки) або двовимірні об’єкти (зігнуті дротинки), які розподіляються у об’ємі бетону випадковим чином. І якщо раптом виникають динамічні навантаження, вони часто не сприймають їх для підтримки цілісності, а просто починають рухатися у бетоні, розрізаючи його.

Це особливо небезпечно, оскільки бетон є крихким матеріалом і здатен утворювати гострі уламки. Ці уламки, при достатньо сильній дії на бетонний елемент, можуть розлітатися навкруги, подібно до шрапнелі. Особливо сильно цей ефект був помітним у 2004 році під час терористичних атак у Мадриді. Тоді саме уламки бетону спричинили велику кількість уражень.

Бетон, що не утворює “шрапнелі”

І ось дослідникам з трьох університетів, що знаходяться у різних куточках планети, прийшла у голову ідея. Вони взяли стандартний елемент фібри, зігнутий у двовимірну структуру і зігнули його третій раз. Так виникла тривимірна фібра. З застосуванням цієї фібри у Індії виготовили залізобетонні зразки і відправили їх до Великобританії. Там їх піддали декільком випробуванням, зокрема випробували зразки на опір дії ударних хвиль.

Результати досліджень продемонстрували здатність зразка витримувати подібні впливи на 78 відсотків краще за елементи, які були виготовлені з такого ж бетону і відрізнялися лише тим, що у них застосовувалася звичайна двовимірна фібра. Виявилося, що тривимірні елементи дійсно ефективніше сприймають та розподіляють напруження у матеріалі.

Завдяки новій структурі бетон руйнується більш рівномірно. Елементи, що утворюються при руйнуванні, значно менше схильні до того, щоби “вистрілювати”, як це буває зі звичайним бетоном. Крім того, додатковим проявом стало підвищення міцності.

Усе це відкриває широкі можливості, перш за все для застосування нового матеріалу для будівництва у сейсмічно небезпечних районах. В останнє десятиліття основною тенденцією у будівництві з бетону є прагнення створювати все більш тонкі та легкі конструкції. Однак до недавнього часу створювати тонкостінні конструкції у сейсмічно небезпечних зонах було неможливо. Тепер же, завдяки новому бетону з тривимірною фіброю стало можливим створювати легкі мости, хвилерізи та інші подібні конструкції – навіть у тих випадках, коли на місці забудови виникають землетруси значної сили.

The post Новий вимір допоміг створити стійкий до вибухів бетон appeared first on Science Ukraine.

Джерело та деталі: Новий вимір допоміг створити стійкий до вибухів бетон

Місія онлайн-видання Science Ukraine є амбітною та, водночас, важливою для всього суспільства – змінити уявлення про науково-популярну журналістику в Україні; ми створюємо сучасне українське науково-популярне медіа. Ми не абстрагуємось на поверхневій інформації зі ЗМІ, а формуємо та об’єднуємо джерела. Ми навчаємось та навчаємо.

Updated: 05.02.2018 — 08:36
2012 - 2018 © Іменка - RSS новини з сайтів України | Підтримка: Діал інформаційна система | Двигунець: Wordpress | Тема: Frontier