Thông tin chuyên ngành Vật liệu xây dựng Việt Nam

Công nghệ sản xuất

Xương và vỏ sò ốc có thể làm công thức bê tông mới

(01/07/2016 8:11:05 AM) Đối chiếu xi măng dạng nhão - thành phần liên kết bê tông - với cấu trúc và tính chất của vật liệu tự nhiên như xương, vỏ sò, và bọt biển sâu, các nhà nghiên cứu nhận thấy những vật liệu sinh học này đặc biệt chắc chắn và bền, một phần nhờ vào cấu trúc kết cấu chính xác của chúng ở nhiều quy mô chiều dài, từ mức độ phân tử đến vĩ mô, hay nhìn thấy được.


Xương và vỏ sò ốc có thể làm công thức bê tông mới

Từ những phát hiện trên, nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Oral Buyukozturk, một giáo sư tại Khoa Kỹ thuật Xây dựng và Môi trường MIT (CEE), đề xuất cách tiếp cận "từ dưới lên" để sản xuất xi măng nhão.

"Những vật liệu có cấu trúc đặc biệt, với thành phần đơn giản sắp xếp theo cấu hình hình học phức tạp mà rất đẹp", Buyukozturk nói. "Chúng tôi muốn thấy những dạng cơ chế siêu nhỏ nào tồn tại trong nó cung cấp đặc tính vượt trội như vậy, và làm thế nào chúng ta có thể áp dụng một phương pháp khối tương tự như vậy đối với bê tông".

"Nếu chúng ta có thể thay thế một phần hoặc hoàn toàn xi măng bằng những loại vật liệu có sẵn trong tự nhiên, chúng ta có thể đáp ứng các mục tiêu phát triển bền vững", Buyukozturk nói.

Đồng tác giả của nghiên cứu bao gồm các sinh viên tốt nghiệp Steven Palkovic, Dieter Brommer, nhà khoa học nghiên cứu Kunal Kupwade-Patil, trợ lý giáo sư CEE Admir Masic, và trưởng khoa CEE Markus Buehler, giáo sư Kỹ thuật McAfee.

"Sự hợp nhất lý thuyết, tính toán, tổng hợp mới, và các phương pháp mô tả đặc điểm đã kích hoạt một sự chuyển đổi mô hình có thể sẽ làm thay đổi cách chúng ta sản xuất vật liệu phổ biến này mãi mãi", Buehler nói. "Nó có thể làm ra những con đường, cây cầu, công trình bền vững hơn, giảm trọng khối carbon và năng lượng, và thậm chí cho phép chúng ta tách riêng carbon dioxide trong quá trình sản xuất. Sử dụng công nghệ nano trong bê tông là một ví dụ rõ ràng [về cách thức] tăng cường khả năng của công nghệ nano để giải quyết những thách thức kỹ thuật lớn".

Từ các phân tử đến những cây cầu

Bê tông hiện nay là một tập hợp ngẫu nhiên các loại đá nghiền và sỏi, liên kết lại bằng xi măng nhão. Độ chắc chắn và độ bền của bê tông phụ thuộc một phần vào cấu trúc bên trong và cấu hình lỗ. Ví dụ, vật liệu càng xốp càng dễ bị nứt. Tuy nhiên, hiện tại không có kỹ thuật nào để kiểm soát chính xác cụ thể cấu trúc bên trong và tính chất chung của bê tông.

"Tất cả chủ yếu là phỏng đoán", Buyukozturk nói. "Chúng tôi muốn thay đổi điều này và bắt đầu kiểm soát các vật liệu ở quy mô trung bình (mesoscale)".

Theo Buyukozturk miêu tả, "mesoscale" đại diện cho kết nối giữa các cấu trúc quy mô siêu nhỏ và tính chất vĩ mô. Ví dụ, bố cục siêu nhỏ của xi măng ảnh hưởng như thế nào đến độ vững mạnh tổng thể và độ bền của một tòa nhà cao tầng hay một cây cầu dài? Hiểu được kết nối này sẽ giúp các kỹ sư xác định các tính năng ở nhiều quy mô chiều dài khác nhau để cải thiện hiệu suất tổng thể của bê tông.

"Một mặt chúng tôi đang làm việc với các phân tử, và mặt khác xây dựng một cấu trúc theo chiều dài km", Buyukozturk nói. "Câu hỏi là làm thế nào để chúng tôi liên kết các thông tin đã được phát triển ở quy mô rất nhỏ, với các thông tin ở quy mô lớn?".

Xây dựng từ căn bản lên

Để bắt đầu hiểu mối quan hệ này, ông và đồng nghiệp chú ý vào các vật liệu sinh học như xương, bọt biển sâu, và xà cừ (lớp vỏ bên trong của động vật thân mềm), tất cả đều đã được nghiên cứu rộng rãi về các tính chất cơ học và hiển vi của họ. Họ xem xét các tài liệu khoa học về thông tin của mỗi chất liệu sinh học, so sánh cấu trúc và cách xử lý, ở các quy mô nano, vi sinh, và vĩ mô, với xi măng nhão.

Họ tìm hiểu các kết nối giữa cấu trúc của vật liệu và tính chất cơ học của nó. Ví dụ, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng cấu trúc các lớp silica giống hành tây của bọt biển sâu có cơ chế ngăn ngừa các vết nứt. Xà cừ có một kết cấu "gạch-và-vữa" gồm các khoáng chất tạo ra một liên kết mạnh mẽ giữa các lớp khoáng, làm cho vật liệu cực kỳ cứng.

"Trong vấn đề này, có một loạt các đặc tính đa quy mô và các kỹ thuật mô hình tính toán được thành lập để nghiên cứu sự phức tạp của vật liệu sinh học và phỏng sinh học, có thể dễ dàng đưa vào xi măng", Masic nói.

Áp dụng các thông tin mà họ tìm hiểu được từ nghiên cứu vật liệu sinh học, cũng như kiến ​​thức mà họ thu thập được trên các công cụ làm xi măng nhão hiện có, nhóm nghiên cứu đã phát triển một khung sinh học chung, hoặc phương pháp cho các kỹ sư thiết kế xi măng, "từ cơ bản lên".

Khung cơ bản là một tập hợp các hướng dẫn mà các kỹ sư có thể làm theo, để xác định phụ gia hoặc các thành phần liên quan nhất định sẽ ảnh hưởng đến độ vững chắc và độ bền tổng thể của xi măng như thế nào. Ví dụ, trong một nghiên cứu liên quan, Buyukozturk đang nghiên cứu tro núi lửa làm phụ gia hoặc để thay thế xi măng. Để xem xét liệu tro núi lửa sẽ cải thiện tính chất xi măng nhão hay không, các kỹ sư làm theo khung cơ bản của nhóm, đầu tiên sẽ sử dụng các kỹ thuật thực nghiệm hiện hành như cộng hưởng từ tính hạt nhân, quét kính hiển vi điện tử, và nhiễu xạ X-ray để xác định cấu hình rắn và lỗ của tro núi lửa theo thời gian.

Sau đó các nhà nghiên cứu đưa các phương pháp này vào mô hình mô phỏng quá trình tiến hóa lâu dài của bê tông, để xác định mối quan hệ quy mô lớn giữa các thuộc tính của tro núi lửa và sự đóng góp của vật liệu này cho độ vững chắc và độ bền của một cây cầu bê tông tro. Những mô phỏng này sau đó có thể được xác nhận với các thí nghiệm nén và đo độ cứng nano tiêu chuẩn, để kiểm tra các mẫu thực tế của bê tông tro núi lửa.

Cuối cùng, các nhà nghiên cứu hy vọng khung cơ bản sẽ giúp các kỹ sư xác định các thành phần có cấu trúc và phát triển theo một cách nào đó tương tự như vật liệu sinh học, có thể cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của bê tông.

"Hy vọng rằng điều này sẽ mang đến cho chúng ta công thức cho bê tông bền vững hơn", Buyukozturk nói. "Thông thường, các tòa nhà và cây cầu có một tuổi thọ thiết kế nhất định. Liệu chúng ta có thể kéo dài tuổi thọ thiết kế đó thêm hai hoặc ba lần? Đó là những gì chúng tôi hướng đến. Khung cơ bản của chúng tôi đã đưa tất cả lên giấy rất cụ thể để cho các kỹ sư sử dụng".

Theo Dân Trí

 

Các tin khác:

Máy sản xuất gạch lát đường ()

Máy sản xuất gạch không nung tự động QT10-15 ()

Sử dụng công nghệ in 3D tạo các kết cấu bằng thép ()

Sứ vệ sinh kháng khuẩn – đột phá mới về công nghệ của Viglacera ()

Sản xuất gạch không nung bằng công nghệ ép rung ()

Ván gỗ nhựa - Vật liệu mới cho không gian sống ()

Ngói thủy tinh chiếu sáng tiết kiệm điện ()

“Ứng dụng vật liệu xỉ thép tái chế và cacboncor Asphalt trong thi công xây dựng đường bộ” ()

Công nghệ sản xuất Xi măng VLXD Bỉm Sơn ()

Chế tạo thành công phụ gia sản phẩm sơn cao cấp ()

Chứng khoán:

CK

KL

Giá

+/-

GDNN

BBS

0

9.60

0.00

0

BCC

44800

7.40

-0.20

0

BHT

0

4.00

0.00

0

BT6

41630

5.50

-0.20

0

BTS

2

4.50

0.00

0

CCM

0

24.50

0.00

0

CTI

172540

35.15

-0.45

0

CVT

1060365

50.90

-0.50

3800

CYC

7980

2.40

0.00

0

DC4

1700

10.30

-1.10

0

DHA

0

29.70

0.00

0

DIC

0

6.10

0.00

0

DXV

10

3.82

-0.14

0

GMX

0

25.00

0.00

0

HCC

4400

16.60

0.00

0

HLY

0

15.60

0.00

0

HOM

0

4.10

0.00

0

HPS

0

7.00

0.00

0

HT1

4410

14.75

-0.45

0

HVX

0

4.10

0.00

0

MCC

0

13.80

0.00

0

NAV

10

5.00

0.00

0

NHC

0

36.40

0.00

0

NNC

20040

48.40

-0.30

0

QNC

20000

3.00

0.00

0

SCC

0

1.90

0.00

0

SCJ

3800

3.40

0.10

0

SCL

0

3.00

0.00

0

SDN

0

35.00

0.00

0

SDY

0

7.70

0.00

0

SHN

204400

9.90

-0.10

0

TBX

0

9.00

0.00

0

TCR

6120

3.42

0.22

0

TMX

100

7.60

-0.80

0

TSM

0

2.70

0.00

0

TTC

500

18.40

-0.10

0

TXM

0

9.70

0.00

0

CK

KL

Giá

+/-

GDNN

API

100

28.90

0.00

0

ASM

1098520

10.05

-0.75

0

B82

0

2.40

0.00

0

BCE

9160

5.85

0.03

0

BCI

51340

41.90

0.30

29170

C47

4400

11.60

-0.50

0

C92

0

10.00

0.00

0

CCL

42240

4.60

-0.13

0

CDC

0

17.50

0.00

0

CID

0

4.10

0.00

0

CID

100

2.90

0.70

0

CII

534340

31.35

-0.55

0

CLG

20

3.83

-0.27

0

CNT

6

9,7

-0,3

0

CNT

1800

2.90

-0.50

0

CSC

2200

24.50

0.00

0

CTD

92910

166.00

-3.50

0

CTN

14200

1.30

0.10

0

D11

0

15.70

0.00

0

D2D

3600

73.80

3.80

0

DC2

0

6.50

0.00

0

DIG

809400

27.40

-0.70

0

DIH

0

12.20

0.00

0

DLG

180700

3.20

-0.10

0

DLR

0

9.40

0.00

0

DRH

123220

18.85

-0.75

0

DTA

4500

7.25

-0.05

0

DXG

1223580

37.00

-1.20

0

HAG

1318480

7.00

-0.19

0

HBC

605600

42.40

-1.60

0

HDC

26070

14.40

-0.30

0

HDG

41680

47.00

-1.10

0

HLC

0

7.00

0.00

0

HQC

1951870

2.27

-0.05

0

HTI

1010

15.60

-0.35

0

HU1

20

9.50

0.36

0

HU1

0

0

0

0

HU3

101480

14.10

0.85

0

HUT

590150

8.70

-0.20

600

ICG

0

6.40

0.00

0

IDI

958390

13.00

-0.70

0

IDJ

40400

3.10

0.00

0

IDV

1000

31.80

-0.40

0

IJC

80950

9.20

-0.24

0

ITA

579100

3.01

-0.05

0

ITC

990

14.30

-0.60

0

KAC

0

15.55

0.00

0

KBC

1171890

12.90

-0.55

0

KDH

19700

35.85

-1.10

0

L10

0

17.90

0.00

0

L18

0

8.60

0.00

0

LCG

20

9.70

-0.45

0

LGL

10260

9.30

-0.01

0

LHC

0

56.00

0.00

0

LHG

43770

21.30

-0.40

0

LIG

6400

3.90

0.00

0

LM8

2050

25.00

0.70

0

LUT

0

2.10

0.00

0

MCG

140

3.39

0.20

0

MDG

0

13.50

0.00

0

NBB

19570

23.75

-1.75

0

NDN

191728

15.70

-0.40

0

NHA

0

12.20

0.00

0

NKG

140960

29.70

-1.20

0

NTB

439

7,7

0,3

0

NTB

81851

0.50

0.00

0

NTL

109860

9.50

-0.30

0

NVT

1534720

7.07

0.46

0

OGC

282600

2.09

-0.06

0

PDR

261560

38.40

-1.00

0

PFL

297505

1.60

0.10

0

PFL

141500

1.50

0.00

0

PHC

71700

17.00

-0.30

0

PHH

5100

6.90

-0.10

0

PHH

21100

7.00

0.00

0

PPI

34160

1.52

-0.01

0

PSG

47600

0.80

0.00

0

PSG

10

6,2

0,2

0

PTC

60

6.11

0.00

0

PTL

500

3.61

-0.09

0

PVA

4

14,7

0,9

7

PVA

28200

1.20

0.00

0

PVL

42600

2.30

0.00

0

PVR

16900

2.80

0.20

0

PVV

800

1.40

0.10

400

PVX

1535849

2.10

-0.10

0

PXA

0

1.10

0.00

0

PXI

6400

2.10

0.00

0

PXL

341300

1.90

0.00

0

PXS

25800

7.68

-0.03

0

PXT

0

3.90

0.00

0

QCG

423450

13.30

-0.50

0

RCL

0

19.00

0.00

0

REE

520000

37.60

-1.10

0

S96

56400

1.00

-0.10

0

S96

2

12,6

0,8

10

S99

675

5.10

0.00

0

SC5

0

24.20

0.00

0

SD2

1

4.70

0.00

0

SD3

6

6,4

0,4

0

SD3

6000

6.60

-0.40

0

SD5

300

9.70

0.00

0

SD6

500

6.60

0.20

0

SD7

0

3.40

0.00

0

SD9

0

8.40

0.00

0

SDH

0

1.90

0.00

0

SDT

0

7.80

0.00

0

SDU

0

11.50

0.00

0

SIC

0

12.90

0.00

0

SJE

0

28.00

0.00

0

SJS

34000

31.50

-0.10

0

STL

5500

3.30

0.00

0

STL

7

12,8

0,8

0

SZL

10

34.45

0.45

0

TDC

70250

9.01

-0.05

0

TDH

140230

15.10

-0.50

0

THG

560

42.90

0.30

0

TIG

190800

3.70

-0.30

0

TIX

0

30.10

0.00

0

TKC

500

26.70

0.00

0

TV1

10

17.85

0.45

0

TV2

15150

111.30

-3.70

0

TV3

0

25.30

0.00

0

TV4

0

15.80

0.00

0

UDC

10010

3.45

-0.10

0

UIC

18370

30.40

0.30

0

V11

5

4,9

0,2

0

V11

0

1.00

0.00

0

V12

0

11.00

0.00

0

V15

31000

1.10

0.00

0

V15

30500

0.90

0.00

0

V21

0

19.40

0.00

0

VC1

0

12.00

0.00

0

VC2

0

14.20

0.00

0

VC3

75400

19.30

-0.30

0

VC5

8800

1.90

0.00

0

VC7

0

17.50

0.00

0

VC9

0

13.00

0.00

0

VCG

587414

23.10

-0.80

13200

VCR

0

3.10

0.00

0

VE1

4100

19.10

0.10

0

VE2

0

11.40

0.00

0

VE3

0

11.00

0.00

0

VE9

25688

7.30

0.50

0

VHH

2

4,5

-0,3

0

VHH

0

1.40

0.00

0

VIC

667400

108.20

0.20

0

VMC

22730

50.80

-1.70

0

VNE

60760

6.76

-0.24

0

VNI

45340

4.40

0.00

0

VNI

0

6.60

0.00

0

VPH

44330

9.27

-0.30

0

VRC

62320

20.20

-0.60

0

VSI

20

19.90

1.30

0

Hà Nội

12°C

Đà Nẵng

19°C

TP.HCM

22°C

Phan Vũ - Nhà cung cấp hàng đầu các giải pháp bê tông đúc sẵn

Xem các video khác

Tỷ giá

Giá vàng

Mã ngoại tệ Tỷ giá