Beton bez cementa? Novi materijal razvija konstruktivnu čvrstoću za tri dana
Materijal na bazi gline, biouglja i akrilamidnog veziva dostiže 17 MPa za tri dana i preko 40 MPa za deset, bez portland cementa što ga čini idealnim za 3D štampu.
Iako često čujemo da 3D štampanje betonskih kuća ubrzava proces izgradnje, i dalje je potrebno do 28 dana da beton potpuno razvije čvrstoću na pritisak. Međutim, ovaj novi materijal za štampanje spreman je za upotrebu za samo tri dana.
Ovu značajnu razliku u poređenju sa trenutno aktuelnim smesama napravio je istraživački tim sa Državnog univerziteta u Oregonu, SAD, koji čine docent Devin Rouč, doktorant Nikolas Gonsalves i njihovi saradnici.
Pročitajte još na Gradnja.rs:
Sporo očvršćavanje nije jedini problem cementa
Kao što je poznato, beton se sastoji od tri dela: vode, agregata poput peska ili šljunka i cementa koji sve povezuje. Hidratacija cementa i razvoj čvrstoće betona traju nedeljama, a standardna čvrstoća na pritisak meri se nakon 28 dana.
Tradicionalni portland cement nastaje mlevenjem krečnjaka i drugih sirovina, zatim zagrevanjem nastalog praha na temperature do 1.450 °C. Nažalost, procesi koji proizvode toliku toplotu oslobađaju velike količine ugljen-dioksida.
Pored toga, kada se zagrejani krečnjak pretvara u cement kroz proces poznat kao kalcinacija, on oslobađa zarobljeni CO₂ kao nusprodukt. Kombinacija tog CO₂ i CO₂ nastalog zagrevanjem procenjuje se da je odgovorna za 5% do 8% svih gasova sa efektom staklene bašte koje uzrokuje čovek.
Novi materijal za 3D štampu sastoji se uglavnom od glinovitog zemljišta obogaćenog vlaknima konoplje, peskom i biougljem.
Kako bi se eliminisalo višestruko negativno delovanje cementa, naučnici iz Oregona su osmislili novi materijal za 3D štampu. Sastoji se uglavnom od glinovitog zemljišta obogaćenog vlaknima konoplje, peskom i biougljem.
Biougalj je materijal sličan uglju, dobijen procesom pirolize, odnosno zagrevanjem drveta i druge organske materije bez prisustva kiseonika. Najbitnije u svemu je da, umesto portland cementa, novi materijal koristi vezivo na bazi akrilamidakoje se aktivira toplotom.
Čvrstoća od 3 megapaskala odmah nakon štampanja
U hemijskoj reakciji poznatoj kao frontalna polimerizacija, ovo vezivo započinje proces očvršćavanja čim smesa izađe iz mlaznice za štampu. Ovo je još jedna dobra stvar, s obzirom da je čini dovoljno čvrstom da se štampa preko praznina koje nisu poduprte, poput gornjih delova prozorskih otvora.
„Odmah nakon štampanja materijal ima čvrstoću od 3 MPa, što omogućava izgradnju premošćenih elemenata bez privremene podgrade. Doseže preko 17 megapaskala za samo tri dana, dok tradicionalnom betonu treba i do 28 dana“, objašnjava Rouč.
Trenutno skuplji od standardnih smesa
Iako je već nakon tri dana moguće vršiti nadograđivanje na izliveni materijal, on ipak potpuno očvrsne za osam do deset dana, kada dostiže čvrstoću veću od 40 megapaskala.
Naučnici sada rade na tome da smanje cenu materijala, jer je trenutno skuplji od standardnih betonskih smesa. Rad o ovom istraživanju nedavno je objavljen i u časopisu Advanced Composites and Hybrid Materials.
