SpekterTehnologija

Beton – vseprisotnež, ki mu ne posvečamo pozornosti

Trenutno je najpogosteje uporabljan material na svetu, največje količine so potrebne za gradbeno industrijo, neredko pa ga najdemo tudi v medicini (v čistejši obliki), kjer je nujen za obdelavo in popravljanje trdih tkiv.

.

Če je ojačan z drugimi materiali, je osnovni pogoj za doseganje gradbenih “čudežev”, njegovo lepoto pa ocenjujemo glede na to, s čim je “okrašen”.

Govorimo seveda o cementu oziroma betonu, ki ga ta sestavlja. V osnovi gre za kompozit, torej material, ki sestoji iz več osnovnih materialov: peska, kamna, cementa, vode … V prostem govoru pogosto rečemo, da se beton “suši”, vendar pa v ozadju tega procesa potekajo kemijske reakcije, ki pretvarjajo osnovno mešanico v trd material. Z različnimi vključki lahko vplivamo na lastnosti betona. Čas sušenja 27 ur je mogoče skrajšati na samo 1 uro, kar je pomembno predvsem pri popravilih letalskih stez, ko je čas izjemnega pomena. Seveda takšna sprememba ne pride brez posledic, saj se pogosto povečajo izpusti toplogrednih plinov. Mogoče je tudi povečevanje trdote. Povečevanje trdote je pomembno na primer za zaščitne hrame jedrskih elektrarn. Hrami morajo biti odporni tudi na morebiten trk z letalom. Japoncem pa je uspelo ustvariti celo t. i. samoozdravljivi beton, ki je sposoben zapolnjevanja manjših razpok na potresnih območjih.

Nerazumljen kot vsi veliki umetniki

Kljub temu da se uporablja že več kot 2000 let, še vedno ne poznamo njegove strukture na atomskem nivoju. Obstaja mnogo modelov, ki to poskušajo, vendar nobeden od njih natančno ne opiše dogajanja v materialu, kar ima za posledico otežen in počasen razvoj novih vrst betona, ki bi imele boljše lastnosti in še večjo uporabno vrednost kot sedanje. Samo predstavljamo si lahko, kaj bi z obstojnejšim materialom lahko počeli; nebotičniki bi segali še višje, zgradbe bi obstale tudi na najbolj potresnih območjih, “popravila” kostnih zlomov bi bila hitrejša …

Splošno ljudsko prepričanje je, da so že v rimskih časih uporabljali obstojnejši beton kot danes. Res je, da so Rimljani prvi začeli z gradnjo pomolov iz vrste betona, ki je bil odporen proti vodi, vendar je bil ta do neke mere obstojnejši samo v določenih delih Evrope. Kjer je bilo to mogoče, so mu namreč primešali vulkanski prah, ki je s svojo mineralno sestavo izboljšal obstojnost kompozita. Danes, ko se največ proizvodnje cementa dogaja na Kitajskem (letno več kot 2500 milijonov ton), je dodajanje vulkanskega prahu težje. Po proizvodnji sledi Indija s “samo” 280 milijoni ton.

Švicarji vodilni na področju ekološkosti

Kot omenjeno se pri proizvodnji betona v ozračje izpusti veliko CO2, predvsem zaradi velikanske proizvodnje v primerjavi z drugimi materiali. To je mogoče zmanjšati z dodajanjem finega pepela iz termoelektrarn, ki pa žal podaljša čas sušenja tudi do 30 odstotkov. Z dodajanjem cinka se ta spet normalizira, vendar ni prave razlage, zakaj je tako.

Tudi na področju betona se da veliko postoriti z vidika izpustov CO2.

Točno s tem problemom se ukvarja Mariborčan Žiga Časar, magister strojništva z UM, sedaj pa doktorski študent na univerzi EPFL v švicarski Lozani, kjer se specializira na področju materialne znanosti. Razkril nam je, da sam dela predvsem na področju vpliva cinka na beton, ki je doslej še precej neraziskano področje. “Moja naloga je opravljanje numeričnih simulacij molekularne dinamike v materialu z osredotočanjem na CSH (kalcijev silikat hidrat), ki je snov, ki jo je praktično nemogoče ločiti od drugih elementov v betonu. Vedeti pa moramo, da samo z mojimi raziskavami ne moremo pojasniti vsega, saj so simulacije realnih pojavov lahko idealizirane.”

Poleg njega na inštitutu delujeta še dve doktorski študentki, ki delujeta na tem področju. “Kolegica se ukvarja z laboratorijskim eksperimentalnim delom, pri katerem je dejansko ogromno dodane vrednosti, druga študentka pa se posveča samo sintezi CSH. Odlično se dopolnjujemo in upam, da bomo lahko čez nekaj let že pokazali otipljive rezultate svojega dela.” Njihov cilj je namreč predvsem razumevanje atomske strukture CSH ter temeljno razumevanje vpliva cinka in izboljševanje karakteristik končnega materiala.

Časar nam je zaupal še, da se z raziskovanjem betona na makroskopski ravni ukvarja veliko inštitutov, na mikroskopski temeljni ravni pa v Evropi samo šest. Lozanski EPFL je na tem področju v Evropi vodilen, primerja se lahko z ameriškim MIT, na katerem se s tovrstnim delom ukvarjajo že leta.

 

 Urban BRATINA
Patrik KOCIPER

Tagi

Uredništvo DOSTOP.si

Administrator portala DOSTOP.si.

Sorodni članki

Back to top button
Close
Close