Forskarnas gallerverk ger en betong som inte splittras

2020-10-22 07:18  

Forskarna armerade sin betong med ett tredimensionellt gallerverk av polymer. Det ändrade materialets karaktär totalt.

När det kommer till att förbättra egenskaperna hos betong så görs framstegen på bred front. För att skapa ett mer hållbart material har olika forskarteam använt allt från pulvriserat returglas till träavfall kombinerat med återvunnen betong. Nu har UC Berkeley hittat ännu en metod, som dessutom minskar koldioxidutsläppen.

Armering med metall är dyrt, tidskrävande att installera och lägger dessutom till stor vikt. Sedan 60-talet har man använt polymerfiber för att förstärka betong. Vid Berkeley har man istället använt en 3d-skrivare för att skapa ett gallerverk gjort av polymer.

Läs mer: Här flyttar robotarna ut på byggarbetsplatsen

Det agerar armering i UHPC, ultrahögpresterande betong, som under kompression är fyra gånger starkare än konventionell betong. Och det nya materialet visade sig ha en minst sagt god böjhållfasthet, detta utan betongens benägenhet till att splittras när maxbelastningen överstigs.

– När ett material är sprött så kan det hålla samman upp till en viss maxbelastning innan det fallerar. Men i det här fallet så observerade vi inte detta, utan materialet blev istället starkare och starkare. För oss som är intresserade av betong är det här fascinerande. Du omvandlar något väldigt sprött till något som är väldigt plastiskt, säger professor Claudia Ostertag, medförfattare till studien som har publicerats i Materials and Design.

Ostertag: ”Sprickor är väldigt smarta”

Teamet testade två olika polymerer. Dels polymjölksyra (PLA), som är enkel att 3d-printa men samtidigt är skörare än andra polymerer – samt den lite tuffare ABS-plasten, som finns i allt från Legobitar till mc-hjälmar. Oavsett val av polymer så bidrar den tredimensionella designen till att effektivt stoppa sprickbildning.

– Sprickor är väldigt smarta. De följer alltid det minsta motståndets väg. Men i det här fallet så kan sprickan inte längre undvika armeringen i och med dess tredimensionella upplägg, säger hon.

Man testade också olika tjocklek på gallerverket, som utgjorde från 19,2 procent till 33,7 procent av konstruktionens volym. Med en grövre polymer blev materialet något mindre tryckhållfast men fick samtidigt en ökad draghållfasthet. I stort sett förblev dock de mekaniska egenskaperna desamma.

Det finns goda incitament för att välja den större andelen polymer, i och med att betonganvändningen står för åtta procent av världens koldioxidutsläpp. Och de flesta betongstrukturer innehåller mindre än fem procents armering. Med 33,7 procents inblandning av ett gallerverk blir minskningen av utsläppen ganska stor.

John Edgren

Mer om: Betong

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer