• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
27.01.2023
ПНИПУ
1
477

В Пермском Политехе разработали недорогой полупрозрачный бетон

4.5

Сегодня при строительстве зданий и создании легких дорожных покрытий используют альтернативный материал – полупрозрачный бетон, который состоит из бетона и оптоволокна. Он способен пропускать свет, что позволяет воплощать уникальные архитектурные решения. Но оптоволокно – достаточно дорогостоящий материал. Ученые Пермского Политеха предложили получать более дешевый бетон с высокой способностью пропускать свет из отходов оргстекла. Это позволит повысить качество материала и сэкономить средства компаний. Цветовая разметка на дорогах на основе этого материала сможет существенно снизить число аварий в темное время суток.

В Пермском Политехе разработали недорогой полупрозрачный бетон / ©Getty images / Автор: Иван Беляев

Работа выполнена в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». Результаты исследования разработчики опубликовали в журнале Вестник ПНИПУ. Construction and geotechnics. 

«Материал на основе бетона и оптических волокон был создан в 2001 году, и последние десятилетия на него есть спрос. Инновационный бетон может пропускать до 80 процентов света. Прочный и водонепроницаемый материал обладает низкой плотностью и пористостью. Он сочетает в себе легкость и полупрозрачность, поэтому его предлагали использовать в легких стеновых конструкциях.

Это позволяет создать впечатление отсутствия толщины и веса. Но технология получения бетона с оптическими волокнами – сложный и дорогостоящий процесс. Его использование в конструкции оправдано в малых объемах, а переход на большие партии увеличивает расход материала. Поэтому мы предложили использовать альтернативный материал со «вставками» из доступного и недорогого оргстекла», – рассказывает руководитель проекта, доцент кафедры технических дисциплин Лысьвенского филиала Пермского Политеха по направлению «Строительство», кандидат технических наук Александр Сиянов.

Процесс приготовления полупрозрачного бетона / ©Пресс-служба Пермского Политеха

Оргстекло – недорогой и прозрачный полимер. По словам разработчиков, реализовать технологию можно практически без затрат, если использовать доступные отходы этого материала. Ученые предложили ввести их в бетон в форме прямолинейных элементов кругового профиля. Чем больше «вставок» в бетоне, тем прозрачнее он получится.

Исследователи из Пермского Политеха предложили способ пропускания света под разными углами с учетом архитектурных требований. Они получили образцы полупрозрачного бетона с нужными характеристиками и провели их испытания. Это позволило выявить уровни, на которых в материале происходят изменения. Ученые определили свойства бетона в зависимости от количества прозрачных элементов и установили связь между их распределением и световым эффектом. Они определили плотность и прочность материала, а также проходимость света.

«Чтобы оценить влияние оргстекла на свойства бетона, мы провели испытания образцов. В качестве вяжущего вещества использовали пуццолановый портландцемент – материал на основе цемента и активной минеральной добавки, который твердеет в воде и во влажных условиях, – с удельным весом 2,7 г/м3. Оргстекло добавили в виде элементов диаметром пять и семь миллиметров, которые составили в материале долю 2,5 и 3,5 процентов. В процессе приготовления мы добавляли воду и пластификатор – вещество, которое придает материалу эластичность или пластичность при переработке и использовании.

Прозрачные элементы размещали в заранее подготовленные отверстия и закрепляли в пазах экспериментальной формы, а затем выравнивали их. В качестве источника света мы применяли фонари со светодиодными лампами мощностью 150 Вт. Результаты пропускания света отслеживали на деревянном экране», – отмечает ученый.

Структура светового испытания образцов / ©Пресс-служба Пермского Политеха

В процессе изготовления изделий оргстекло укладывали слоями и уплотняли. Его доля составила менее 10 процентов от площади сечения материала. Бетон ученые выдерживали в течение суток при температуре около 21 °C, а затем материал набирал прочность еще семь и 28 дней. В экспериментах использовали образцы в виде кубиков размером 50 × 50 × 50 мм и призм размером 40 × 40 × 160 мм. Ученые также определили прочность материала, сжимая и изгибая его с помощью силового пресса.

Результаты испытания на сжатие позволили определить, что оргстекло оказало положительное влияние на свойства бетона. Это снизило плотность на 10 процентов, повысило прочность до 36 процентов и уменьшило массу. Ученые провели испытания прочности совместной работы двух материалов. Для лучшего «сцепления» с бетоном они использовали элементы с выступами. Результаты на сдвиг показали меньшую прочность, что необходимо учитывать при проектировании зданий уязвимых конструкций, строительстве на территориях с неспокойными погодными условиями и опасностью возникновения пожаров. В остальных случаях применение нового бетона повысит светопроницаемость и снизит экологические риски.

По словам ученых, технология позволила улучшить характеристики полупрозрачного бетона. Его можно использовать в строительстве и создании дорожных покрытий. Он станет частью наружных и внутренних частей зданий, в том числе для дополнительного освещения.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 16:56
Андрей

Группа энтомологов решила уточнить, откуда происходят предки современных рыжих тараканов и каким образом те захватили человеческие жилища почти на всех континентах. Для этого ученые секвенировали ДНК примерно 300 насекомых и смоделировали наиболее вероятные сценарии расселения на основе генетической информации.

Позавчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

Вчера, 12:09
ФизТех

Ученые из ГНЦ ТИСНУМ и МФТИ получили новые данные об электрических свойствах алмаза, легированного азотом. Это позволит разрабатывать новые электронные и опто-электронные устройства на основе таких материалов.

Позавчера, 08:35
Полина Меньшова

Британский учитель географии Грэм Сеньор работал в саду и случайно обнаружил в земле небольшой прямоугольный камень. Оказалось, что на артефакте высечен текст, написанный с помощью древнего кельтского алфавита огам.

18 мая
Полина Меньшова

При гипертонии пациентам рекомендуют аэробные тренировки, включающие в себя, например, ходьбу, бег, танцы, езду на велосипеде. Но такая физическая нагрузка положительно влияет на артериальное давление только в вечернее время, выяснили физиологи из Бразилии и США.

19 мая
Александр Березин

Миссия NS-25 стала первой после длительной приостановки полетов New Shepard — полностью многоразового суборбитального носителя и корабля. Джефф Безос, владелец Amazon, 24 года назад создавший компанию Blue Origin, некогда планировал, что этот носитель станет базой для серьезной выручки от космического туризма.

24 апреля
Ольга Иванова

Ученые из Австралии и Канады пришли к выводу, что подавляющее большинство одиноких людей не вступает в романтические отношения из-за страха. С одной стороны ими руководят опасения, что их отвергнут, с другой — что они потеряют свою независимость.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

-
0
+
Сложно. Дорого. Пожароопасно. Сейсмоопасно. Недолговечно.
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: