Бетон выпускается в различных составах, с различными видами отделки и эксплуатационными характеристиками для удовлетворения широкого спектра потребностей.
Современные конструкции бетонных смесей могут быть сложными. Выбор бетонной смеси зависит от потребностей проекта как с точки зрения прочности и внешнего вида, так и с точки зрения местного законодательства и строительных норм.
Проектирование начинается с определения требований к бетону. Эти требования учитывают погодные условия, которым будет подвергаться бетон в процессе эксплуатации, и требуемую расчетную прочность. Прочность бетона на сжатие определяется путем взятия стандартных формованных, стандартно выдержанных цилиндрических образцов.
Необходимо учитывать множество факторов: от стоимости различных добавок и заполнителей до компромиссов между «усадкой» для простоты смешивания и укладки и окончательными характеристиками.
Затем разрабатывается смесь с использованием цемента (портландцемента или другого вяжущего материала), крупных и мелких заполнителей, воды и химических добавок. Также будет указан метод смешивания и условия, в которых он может использоваться.
Это позволяет пользователю бетона быть уверенным в том, что конструкция будет функционировать должным образом.
Для специального применения были разработаны различные типы бетона, которые получили известность под этими названиями.
Бетонные смеси также могут быть спроектированы с использованием программного обеспечения. Такое программное обеспечение предоставляет пользователю возможность выбрать предпочтительный метод проектирования смеси и ввести данные о материалах для получения надлежащих проектов смеси.
Бетон использовался с древних времен. Например, обычный римский бетон изготавливался из вулканического пепла ( пуццолана ) и гашеной извести . Римский бетон превосходил другие рецепты бетона (например, те, которые состояли только из песка и извести) [1] , используемые другими культурами. Помимо вулканического пепла для изготовления обычного римского бетона можно использовать и кирпичную пыль. Помимо обычного римского бетона, римляне также изобрели гидравлический бетон , который они делали из вулканического пепла и глины . [ требуется ссылка ]
Некоторые виды бетона, используемые для изготовления садовых скульптур и кашпо, называются композитным камнем или композитным камнем . Не существует единой точной формулы, которая отличала бы композитный камень от других бетонов на основе извести, что неудивительно, поскольку этот термин появился еще до появления современной химической науки, будучи подтвержденным не позднее 1790-х годов. В 19-м и более поздних веках термин « искусственный камень» охватывал различные искусственные камни, включая многочисленные цементированные бетоны. [ необходима цитата ]
Обычный бетон — это общепринятый термин для бетона, который производится в соответствии с инструкциями по смешиванию, которые обычно публикуются на упаковках цемента, обычно с использованием песка или другого распространенного материала в качестве заполнителя, и часто смешивается в импровизированных контейнерах. Ингредиенты в любой конкретной смеси зависят от характера применения. Обычный бетон обычно может выдерживать давление от примерно 10 МПа (1450 фунтов на кв. дюйм ) до 40 МПа (5800 фунтов на кв. дюйм), при этом более легкие применения, такие как бетон для заливки, имеют гораздо более низкий рейтинг МПа, чем конструкционный бетон. Доступно много типов предварительно смешанного бетона, которые включают порошкообразный цемент, смешанный с заполнителем, требующим только воды. [ необходима цитата ]
Обычно партия бетона может быть изготовлена из 1 части портландцемента, 2 частей сухого песка, 3 частей сухого камня, 1/2 части воды. Части указаны по весу, а не по объему. Например, 1 кубический фут (0,028 м 3 ) бетона будет изготовлен из 22 фунтов (10,0 кг) цемента, 10 фунтов (4,5 кг) воды, 41 фунт (19 кг) сухого песка, 70 фунтов (32 кг) сухого камня (от 1/2" до 3/4" камня). Это составит 1 кубический фут (0,028 м 3 ) бетона, который будет весить около 143 фунтов (65 кг). Песок должен быть строительным или кирпичным (промытым и отфильтрованным, если возможно), а камень должен быть промытым, если возможно. Органические материалы (листья, ветки и т. д.) должны быть удалены из песка и камня, чтобы обеспечить максимальную прочность. [ необходима цитата ]
Высокопрочный бетон имеет прочность на сжатие более 40 МПа (6000 фунтов на кв. дюйм). В Великобритании стандарт BS EN 206-1 [2] определяет высокопрочный бетон как бетон с классом прочности на сжатие выше C50/60. Высокопрочный бетон изготавливается путем снижения отношения вода-цемент (В/Ц) до 0,35 или ниже. Часто добавляют микрокремнезем , чтобы предотвратить образование свободных кристаллов гидроксида кальция в цементной матрице, что может снизить прочность на связи цемента с заполнителем.
Низкие отношения В/Ц и использование микрокремнезема делают бетонные смеси значительно менее пригодными для обработки, что, вероятно, станет проблемой в высокопрочных бетонных применениях, где, вероятно, будут использоваться плотные арматурные каркасы. Чтобы компенсировать сниженную пригодность, в высокопрочные смеси обычно добавляют суперпластификаторы . Заполнитель должен быть тщательно выбран для высокопрочных смесей, так как более слабые заполнители могут оказаться недостаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки, приложенные к бетону, и вызвать отказ в начале в заполнителе, а не в матрице или в пустоте, как это обычно происходит в обычном бетоне.
В некоторых случаях применения высокопрочного бетона критерием расчета является модуль упругости, а не предел прочности на сжатие.
Штампованный бетон — это архитектурный бетон, который имеет превосходную отделку поверхности. После укладки бетонного пола на поверхность наносятся отвердители для пола (могут быть пигментированными), а затем штампуется форма, которая может быть текстурирована для имитации камня/кирпича или даже дерева, чтобы получить привлекательную текстурированную отделку поверхности. После достаточного затвердевания поверхность очищается и обычно герметизируется для обеспечения защиты. Износостойкость штампованного бетона, как правило, отличная, поэтому его можно использовать в таких областях, как парковки, тротуары, пешеходные дорожки и т. д. [ требуется цитата ]
Высокопрочный бетон (HPC) — это относительно новый термин для бетона, который соответствует набору стандартов, превышающих стандарты наиболее распространенных применений, но не ограничивается прочностью. Хотя весь высокопрочный бетон также является высокопрочным, не весь высокопрочный бетон является высокопрочным. Вот некоторые примеры таких стандартов, которые в настоящее время используются в отношении HPC:
HPC — это бетон, который развивает прочность более 50 мегапаскалей (7300 фунтов на квадратный дюйм) через 28, 56 или 90 дней. Для достижения этой прочности обычно требуются хорошо рассортированные твердые каменные заполнители, довольно высокая доля цемента плюс летучая зола, водоредуцирующие добавки и кремниевая пыль с относительно низким содержанием воды. Для адекватного распределения кремниевой пыли, которая обычно поставляется в гранулированном формате, может потребоваться длительное перемешивание. Богатые смеси могут вызывать высокую теплоту гидратации в толстых слоях, которую можно смягчить, используя более высокую долю летучей золы, до 30% от содержания цемента. Известняковый порошок также может использоваться для повышения текучести. [3] : Гл. 4.3.2.1
Сверхвысокопроизводительный бетон — это новый тип бетона, который разрабатывается агентствами, занимающимися защитой инфраструктуры. UHPC характеризуется тем, что является армированным стальной фиброй цементным композитным материалом с прочностью на сжатие свыше 150 МПа, вплоть до и, возможно, превышающей 250 МПа. [5] [6] [7] UHPC также характеризуется составом своего материала: обычно мелкозернистый песок, пирогенный кремнезем , мелкие стальные волокна и специальные смеси высокопрочного портландцемента. Обратите внимание, что нет крупного заполнителя. Текущие типы в производстве (Ductal, Taktl и т. д.) отличаются от обычного бетона при сжатии их деформационным упрочнением, за которым следует внезапное хрупкое разрушение. Текущие исследования разрушения UHPC посредством разрушения при растяжении и сдвиге проводятся несколькими государственными агентствами и университетами по всему миру.
Микроармированный сверхвысокопроизводительный бетон — это следующее поколение UHPC. В дополнение к высокой прочности на сжатие, долговечности и стойкости к истиранию UHPC, микроармированный UHPC характеризуется чрезвычайной пластичностью, поглощением энергии и устойчивостью к химикатам, воде и температуре. [8] Непрерывная, многослойная, трехмерная микростальная сетка превосходит UHPC по долговечности, пластичности и прочности. Характеристики прерывистых и рассеянных волокон в UHPC относительно непредсказуемы. Микроармированный UHPC используется в взрыво-, баллистически и сейсмостойком строительстве, структурных и архитектурных покрытиях и сложных фасадах.
Дюкон был одним из первых разработчиков микроармированного UHPC, [9] [10] , который использовался при строительстве нового Всемирного торгового центра в Нью-Йорке. [11] [12] [13]
Керамические заполнители с плотностью ниже плотности воды используются для конструкционного бетона низкой плотности. Эти заполнители могут включать керамзит и сланцы, предпочтительно с водопоглощением ниже 10%. Для конструкционного бетона используются только крупные заполнители низкой плотности, с природным песком в качестве мелких заполнителей. Однако для бетонов средней плотности используются более низкие проценты. [3] : Ch 4, 3, 2, 2
Бетон может развивать высокую прочность на сжатие и растяжение, в то время как усадка и ползучесть остаются приемлемыми, но, как правило, будет менее жестким, чем обычные смеси. Наиболее очевидным преимуществом является низкая плотность, но эти бетоны также имеют низкую проницаемость для воды и большую теплоизоляцию. Устойчивость к истиранию льдом аналогична обычному бетону. Недостатки заключаются в том, что поглощение воды заполнителями может быть относительно высоким, а вибрационное уплотнение может привести к тому, что заполнитель низкой плотности будет всплывать. Этого можно избежать, минимизировав вибрацию и используя жидкие смеси. Низкая плотность имеет преимущества для плавающих конструкций. [3] : Гл. 4, 3, 2, 2
Было обнаружено, что дефекты бетона в Японии в основном были вызваны высоким соотношением воды и цемента для повышения удобоукладываемости. Плохое уплотнение произошло в основном из-за необходимости быстрого строительства в 1960-х и 1970-х годах. Хадзимэ Окамура предвидел необходимость в бетоне, который был бы высокоудобоукладываемым и не зависел бы от механической силы для уплотнения. В 1980-х годах Окамура и его аспирант Казамаса Одзава в Токийском университете разработали самоуплотняющийся бетон (SCC), который был связным, но текучим и принимал форму опалубки без использования какого-либо механического уплотнения. SCC известен как самоуплотняющийся бетон в Соединенных Штатах.
SCC характеризуется следующим:
СУБ может сэкономить до 50% затрат на рабочую силу за счет ускорения заливки на 80% и снижения износа опалубки .
В 2005 году самоуплотняющиеся бетоны составляли 10–15% продаж бетона в некоторых европейских странах. В отрасли сборного железобетона в США СУБ составляет более 75% производства бетона. 38 департаментов транспорта в США принимают использование СУБ для дорожных и мостовых проектов.
Эта новая технология стала возможной благодаря использованию пластификатора на основе поликарбоксилатов вместо старых полимеров на основе нафталина, а также модификаторов вязкости для решения проблемы сегрегации агрегатов.
Вакуумный бетон, изготавливаемый с использованием пара для создания вакуума внутри бетоносмесителя для высвобождения пузырьков воздуха внутри бетона, исследуется. Идея заключается в том, что пар вытесняет воздух, который обычно находится над бетоном. Когда пар конденсируется в воду, он создает низкое давление над бетоном, которое вытягивает воздух из бетона. Это сделает бетон прочнее из-за меньшего количества воздуха в смеси. Недостатком является то, что смешивание должно проводиться в герметичном контейнере.
Конечная прочность бетона увеличивается примерно на 25%. Вакуумный бетон застывает очень быстро, так что опалубку можно снять в течение 30 минут после заливки даже на колоннах высотой 20 футов. Это имеет значительную экономическую ценность, особенно на заводе по производству сборных железобетонных изделий, поскольку формы можно повторно использовать с частыми интервалами. Прочность сцепления вакуумного бетона примерно на 20% выше. Поверхность вакуумного бетона полностью свободна от раковин, а самые верхние 1/16 дюйма обладают высокой устойчивостью к истиранию. Эти характеристики имеют особое значение при строительстве бетонных конструкций, которые должны контактировать с текущей водой с высокой скоростью. Он хорошо сцепляется со старым бетоном и поэтому может использоваться для восстановления покрытия дорожных плит и других ремонтных работ.
Торкрет-бетон (также известный под торговым названием Gunite ) использует сжатый воздух для нагнетания бетона на (или внутрь) раму или конструкцию. Наибольшим преимуществом этого процесса является то, что торкрет-бетон можно наносить сверху или на вертикальные поверхности без опалубки. Его часто используют для ремонта или укладки бетона на мостах, плотинах, бассейнах и в других случаях, когда формовка является дорогостоящей или обработка материалов и монтаж затруднены. Торкрет-бетон часто используют на вертикальных поверхностях почвы или скал, так как это устраняет необходимость в опалубке . Иногда его используют для поддержки скал, особенно при прокладке туннелей . Торкрет-бетон также используют в случаях, когда просачивание является проблемой для ограничения количества воды, попадающей на строительную площадку из-за высокого уровня грунтовых вод или других подземных источников. Этот тип бетона часто используют в качестве быстрого решения для выветривания рыхлых типов грунта в строительных зонах.
Существует два способа нанесения торкрет-бетона.
Для обоих методов могут использоваться добавки, такие как ускорители и армирующие волокна. [14]
В известковом бетоне , известковом бетоне или римском бетоне цемент заменяется известью . [15] Одна успешная формула была разработана в середине 1800-х годов доктором Джоном Э. Парком . [16] Известь использовалась со времен Римской империи либо в качестве бетона для массовых фундаментов, либо в качестве легкого бетона с использованием различных заполнителей в сочетании с широким спектром пуццоланов ( обожженных материалов), которые помогают достичь повышенной прочности и скорости схватывания. Известковый бетон использовался для строительства монументальной архитектуры во время и после римской бетонной революции , а также для самых разных целей, таких как полы, своды или купола. За последнее десятилетие вновь возник интерес к использованию извести для этих целей.
Экологические преимущества
Польза для здоровья
Проницаемый бетон , используемый в проницаемом дорожном покрытии , содержит сеть отверстий или пустот, позволяющих воздуху или воде перемещаться через бетон.
Это позволяет воде естественным образом стекать через него и может как устранить обычную инфраструктуру дренажа поверхностных вод, так и обеспечить пополнение грунтовых вод , когда обычный бетон этого сделать не может.
Он формируется путем удаления части или всего мелкого заполнителя (мелких частиц). Оставшийся крупный заполнитель затем связывается относительно небольшим количеством портландцемента . После застывания обычно от 15% до 25% объема бетона представляют собой пустоты, что позволяет воде стекать со скоростью около 5 галлонов/фут2 / мин (70 л/м2 / мин) через бетон.
Проницаемый бетон устанавливается путем заливки в формы, затем разравнивается, чтобы выровнять (не сгладить) поверхность, затем уплотняется или утрамбовывается на месте. Из-за низкого содержания воды и воздухопроницаемости в течение 5–15 минут после утрамбовки бетон необходимо покрыть 6-миллиметровым полиэтиленом, иначе он преждевременно высохнет и не сможет должным образом увлажниться и затвердеть.
Проницаемый бетон может значительно снизить уровень шума, позволяя воздуху, сжатому между шинами транспортного средства и дорожным полотном, выходить. Этот продукт в настоящее время не может использоваться на основных автомагистралях США из-за высоких значений psi, требуемых большинством штатов. Проницаемый бетон был испытан до 4500 psi.
Газобетон, полученный путем добавления в бетон воздухововлекающего агента (или легкого заполнителя, такого как керамзит или пробковые гранулы и вермикулит ), иногда называют ячеистым бетоном , легким ячеистым бетоном, бетоном переменной плотности, пенобетоном и легким или сверхлегким бетоном [17] [18], не путать с газобетоном автоклавного твердения , который производится вне строительной площадки совершенно другим методом.
В работе 1977 года «Язык шаблонов: города, здания и конструкции » архитектор Кристофер Александер в шаблоне 209 «Хорошие материалы» писал:
Обычный бетон слишком плотный. Он тяжелый и его трудно обрабатывать. После того, как он застынет, его нельзя резать или вбивать гвозди. И его [ sic ] поверхность уродлива, холодна и тверда на ощупь, если только она не покрыта дорогими покрытиями, не являющимися неотъемлемой частью конструкции.
И все же бетон в какой-то форме является увлекательным материалом. Он текуч, прочен и относительно дешев. Он доступен почти в любой части мира. Профессор инженерных наук Калифорнийского университета П. Кумар Мехта совсем недавно нашел способ преобразования брошенной рисовой шелухи в портландцемент. [...] Есть ли способ объединить все эти хорошие качества бетона и также получить материал, который будет легким по весу, простым в обработке и с приятной отделкой? Есть. Можно использовать целый ряд сверхлегких бетонов, которые имеют плотность и прочность на сжатие, очень похожие на плотность и прочность на сжатие дерева. С ними легко работать, их можно прибивать обычными гвоздями, резать пилой, сверлить деревообрабатывающими инструментами, их легко ремонтировать. [...]
Мы считаем, что сверхлегкий бетон является одним из самых фундаментальных сыпучих материалов будущего.
Переменная плотность обычно описывается в кг на м 3 , где обычный бетон составляет 2400 кг/м 3 . Переменная плотность может быть всего лишь 300 кг/м 3 , [17] хотя при этой плотности он вообще не будет иметь структурной целостности и будет функционировать только как наполнитель или изоляция. Переменная плотность снижает прочность [17] для увеличения тепловой [17] и звукоизоляции путем замены плотного тяжелого бетона воздухом или легким материалом, таким как глина, пробковые гранулы и вермикулит. Существует много конкурирующих продуктов, которые используют пенообразователь, напоминающий крем для бритья, для смешивания пузырьков воздуха с бетоном. Все они достигают одного и того же результата: вытесняют бетон воздухом.
Области применения пенобетона включают:
Гранулы пробковых отходов получаются при производстве бутылочных пробок из обработанной коры пробкового дуба . [20] Эти гранулы имеют плотность около 300 кг/м3 , что ниже, чем у большинства легких заполнителей, используемых для изготовления легкого бетона. Гранулы пробковых отходов не оказывают значительного влияния на гидратацию цемента, но пробковая пыль может. [21] Композиты из пробкового цемента имеют несколько преимуществ по сравнению со стандартным бетоном, такими как более низкая теплопроводность, более низкая плотность и хорошие характеристики поглощения энергии. Эти композиты могут быть изготовлены с плотностью от 400 до 1500 кг/м3 , прочностью на сжатие от 1 до 26 МПа и прочностью на изгиб от 0,5 до 4,0 МПа. [ необходима цитата ]
Бетон, уплотненный валиком , иногда называемый рулонным бетоном , представляет собой жесткий бетон с низким содержанием цемента, укладываемый с использованием технологий, заимствованных из землеройных и мощеных работ. Бетон укладывается на поверхность, которую нужно покрыть, и уплотняется на месте с помощью больших тяжелых катков, обычно используемых при земляных работах. Бетонная смесь достигает высокой плотности и со временем затвердевает в прочный монолитный блок. [22] Бетон, уплотненный валиком, обычно используется для бетонного покрытия, но также использовался для строительства бетонных плотин, поскольку низкое содержание цемента приводит к меньшему выделению тепла при затвердевании, чем типично для традиционно укладываемых массивных бетонных заливок. [ требуется ссылка ]
Использование переработанного стекла в качестве заполнителя в бетоне стало популярным в наше время, и масштабные исследования проводятся в Колумбийском университете в Нью-Йорке. Это значительно повышает эстетическую привлекательность бетона. Недавние результаты исследований показали, что бетон, изготовленный с использованием переработанных стеклянных заполнителей, показал лучшую долговременную прочность и лучшую теплоизоляцию благодаря лучшим термическим свойствам стеклянных заполнителей. [23]
Строго говоря, асфальт также является разновидностью бетона, в котором битумные материалы заменяют цемент в качестве связующего вещества. [ необходима цитата ]
Этот тип бетона способен развить высокую стойкость в течение нескольких часов после изготовления. Эта особенность имеет такие преимущества, как раннее снятие опалубки и очень быстрое продвижение вперед в процессе строительства, отремонтированные дорожные покрытия становятся полностью работоспособными всего за несколько часов. Конечная прочность и долговечность могут отличаться от стандартного бетона в зависимости от деталей состава.
В то время как « прорезиненный асфальтобетон » является общепринятым, прорезиненный портландцементный бетон («прорезиненный PCC») все еще проходит экспериментальные испытания, по состоянию на 2009 год. [24] [25] [26] [27]
Нанобетон содержит частицы портландцемента размером не более 100 мкм. [28] Это продукт высокоэнергетического смешивания (ВЭС) цемента, песка и воды. [ необходима цитата ]
Полимербетон — это бетон, в котором для связывания заполнителя используются полимеры. Полимербетон может набрать большую прочность за короткий промежуток времени. Например, полимерная смесь может достичь 5000 фунтов на квадратный дюйм всего за четыре часа. Полимербетон, как правило, дороже обычного бетона. [ необходима цитата ]
Геополимерный цемент является альтернативой обычному портландцементу и используется для производства геополимерного бетона путем добавления обычных заполнителей в геополимерный цементный раствор. Он изготавливается из неорганических алюмосиликатных (Al-Si) полимерных соединений, которые могут использовать переработанные промышленные отходы (например, летучая зола , доменный шлак ) в качестве производственных ресурсов, что приводит к снижению выбросов углекислого газа до 80%. Говорят, что геополимерный бетон обладает большей химической и термической стойкостью, а также лучшими механическими свойствами как в атмосферных, так и в экстремальных условиях.
Похожие бетоны использовались не только в Древнем Риме (см. Римский бетон ), но и в бывшем Советском Союзе в 1950-х и 1960-х годах. Здания в Украине все еще стоят спустя 45 лет. [ необходима цитата ]
Высокотемпературные применения, такие как каменные печи и тому подобное, как правило, требуют использования огнеупорного цемента; бетоны на основе портландцемента могут быть повреждены или разрушены повышенными температурами, но огнеупорные бетоны лучше выдерживают такие условия. Материалы могут включать цементы на основе алюмината кальция , огнеупорную глину , ганистер и минералы с высоким содержанием алюминия. [ необходима цитата ]
Текущие исследования альтернативных смесей и компонентов выявили потенциальные смеси, которые обещают радикально иные свойства и характеристики.
Исследователи из Мичиганского университета разработали Engineered Cement Composites (ECC), армированный волокном сгибаемый бетон. Композит содержит многие ингредиенты, используемые в обычном бетоне, но вместо крупного заполнителя он включает микромасштабные волокна. [29] Смесь имеет гораздо меньшее распространение трещин, которое не страдает от обычного растрескивания и последующей потери прочности при высоких уровнях растягивающего напряжения. Исследователи смогли вывести смеси за пределы 3-процентной деформации, пройдя более типичную точку 0,1%, при которой происходит разрушение. Кроме того, состав материала поддерживает самовосстановление . Когда возникают трещины, обнажается дополнительный сухой цемент в бетоне. Он реагирует с водой и углекислым газом, образуя карбонат кальция и фиксируя трещину. [30] [31]
Исследователи пытались изолировать CO2 в бетоне, разрабатывая передовые материалы. Один из подходов заключается в использовании силиката магния ( талька ) в качестве альтернативы кальцию. Это снижает температуру, необходимую для производственного процесса, и уменьшает выбросы углекислого газа во время обжига. Во время фазы затвердевания происходит изолирование дополнительного углерода. [32] [33] [34] [35] [36]
Схожий подход — минеральная карбонизация (МК). Она производит стабильные карбонатные агрегаты из содержащих кальций или магний материалов и CO 2 . Стабильные агрегаты могут использоваться для бетона или для производства углеродно-нейтральных строительных блоков, таких как кирпичи или сборный бетон. [32] [37] [38] [36] CarbonCure Technologies использует отходы CO 2 с нефтеперерабатывающих заводов для производства своих кирпичей и влажной цементной смеси, компенсируя до 5% своего углеродного следа. [32] [36] Solidia Technologies обжигает свой кирпич и сборный бетон при более низких температурах и отверждает их с помощью газа CO 2 , утверждая, что это снижает выбросы углерода на 30%. [32] [36]
Другой метод карбонизации минералов на основе кальция был вдохновлен биомимикрией природных кальциевых структур. Джинджер Криг Досьер из bioMASON разработал метод производства кирпичей без обжига в печах или значительного выделения углерода. Кирпичи выращиваются в формах в течение четырех дней посредством процесса микробиологически вызванного осаждения кальцита . Бактерии Sporosarcina pasteurii образуют кальцит из воды, кальция и мочевины , включая CO2 из мочевины и выделяя аммиак для удобрения. [32] [39]
Одна исследовательская группа нашла способ использовать форму микроводорослей , называемых кокколитофоридами, для массового производства карбоната кальция посредством фотосинтеза с большей скоростью, чем кораллы. Они могут выживать в теплой, холодной, соленой и пресной воде. Эта технология имеет потенциал для поглощения большего количества CO2, чем выделяет. От 1 до 2 миллионов акров открытых прудов могут обеспечить достаточное количество микроводорослей для удовлетворения потребления цемента в США. Группа утверждает, что материал может быть немедленно заменен в существующих производственных процессах. [40]
Другой подход предполагает разработку биорецептивного легкого бетона, который может быть использован для создания живых стен, устойчивых к высыханию. Исследователи из Школы архитектуры Бартлетта разрабатывают материалы, направленные на поддержку роста пойкилогидрических растений, таких как водоросли , мхи и лишайники (организмы, не имеющие механизма предотвращения высыхания). После того, как они будут созданы, сочетание новых материалов и растений может потенциально улучшить управление ливневыми водами и поглощать загрязняющие вещества. [41]
Диоксид титана был добавлен в бетонные смеси для уменьшения смога . Фотокаталитический дневной свет между титаном в этом бетоне и смогом уменьшает накопление бактерий и грязи на поверхности. Его также можно использовать для расщепления диоксидов азота, образующихся в промышленных процессах. [42]
Гипсобетон — это строительный материал , используемый в качестве подложки для пола [43], используемый в деревянном каркасе и бетонном строительстве для огнестойкости , [43] звукоизоляции, [43] лучистого отопления , [44] и выравнивания пола. Это смесь гипса , портландцемента и песка . [43] Одним из его преимуществ является его легкость. Он весит меньше обычного бетона, сохраняя при этом сопоставимую прочность на сжатие и стоимость. С ним также легко работать и выравнивать, что обеспечивает более быструю установку и более высокую производительность. Использование гипсобетона для лучистого отопления стало популярным в 1980-х годах с появлением пластиковых труб PEX, которые не подвержены коррозии от бетона.
Пенобетон, также известный как легкий ячеистый бетон или вспененный цемент, представляет собой материал на основе цемента, который включает в себя стабильные пузырьки воздуха для создания легкого и высокоизоляционного продукта. В отличие от бетона с вовлеченным воздухом, который вводит крошечные пузырьки воздуха через добавку во время смешивания, пенобетон заменяет крупные заполнители этими пузырьками воздуха, что приводит к значительной разнице в плотности, при этом плотность пенобетона обычно составляет от 400 кг/м3 до 1600 кг/м3, тогда как бетон с вовлеченным воздухом сохраняет свою плотность. Пенобетон производится путем смешивания цемента или летучей золы, песка, воды и синтетической аэрированной пены, которая обеспечивает стабильность пузырьков воздуха, в отличие от бетона с вовлеченным воздухом, который производится путем включения специализированных добавок непосредственно в бетонную смесь. Пенобетон обладает превосходными тепло- и звукоизоляционными свойствами, что делает его пригодным для таких применений, как изоляция, заполнение пустот и восстановление траншей. Его легкая природа также облегчает его обработку и транспортировку по сравнению с традиционным бетоном. Пенобетон можно легко формовать в различные формы и размеры, что позволяет использовать его в различных целях. Его свойства делают его пригодным для изоляции, заполнения пустот и других строительных работ, где требуется снижение веса и теплоизоляция.
Воздухововлекающий бетон — это тип бетона, который намеренно включает в себя крошечные пузырьки воздуха (диаметром от 10 до 500 микрометров) путем добавления воздухововлекающего агента во время процесса смешивания. Эти пузырьки воздуха улучшают обрабатываемость бетона во время укладки и повышают его долговечность при затвердевании, особенно в регионах, подверженных циклам замораживания-оттаивания . В отличие от пенобетона, который легкий и создается путем введения стабильных пузырьков воздуха с использованием вспенивающего агента, воздухововлекающий бетон сохраняет свою плотность (воздух составляет 6–12 об.%), одновременно повышая долговечность, обрабатываемость и устойчивость к циклам замораживания-оттаивания. Основные преимущества воздухововлекающего бетона включают улучшенную обрабатываемость во время укладки, повышенную устойчивость к растрескиванию и повреждению поверхности, повышенную стойкость к пожарам и общую прочность. Кроме того, воздушные пустоты в воздухововлекающем бетоне действуют как внутренняя амортизация, поглощая энергию при ударе и увеличивая сопротивление физическим силам, тем самым увеличивая его общую долговечность.
{{cite web}}: CS1 maint: location (link)