Technologię chemicznego sprężania betonu lekkiego opracowuje badaczka z Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie. Przedmiotem jej zainteresowania jest Certyd – kruszywo wytwarzane z popiołu powstającego ze spalania węgla kamiennego.
Beton to mieszanka cementu, piasku, kruszywa, wody i plastyfikatorów lub innych dodatków. Różnica w wadze między betonem lekkim a zwykłym może wynosić nawet 1600 kg/m3. Pierwszy z nich waży od 800 do 2000 kg/m3, drugi – od 2200 do 2600 kg/m3. Jak widać, „lekki” to tylko umowna nazwa, bo trudno w ten sposób określić coś, co waży kilkaset kilogramów. Beton taki otrzymuje się wtedy, gdy w miejsce piasku i kruszywa zastosuje się kruszywo lekkie. Dość znanym typem kruszywa lekkiego jest keramzyt.
Dr Katarzyna Zdanowicz z Wydziału Geoinżynierii Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie zainteresowała się jednak innym kruszywem – Certydem. Powstaje z popiołu powstającego ze spalania węgla kamiennego w Elektrociepłowni Białystok.
Jest porowaty, lekki i wytrzymały na ściskanie, obojętny chemicznie oraz mrozoodporny i ognioodporny – wylicza zalety kruszywa badaczka z UWM.
Jak zaznacza, właściwością Certydu, która ją najbardziej zainteresowała, jest jego porowatość. Dzięki niej może on wchłonąć dużo wody. Jakie to ma znaczenie w produkcji betonu? W betonie sprężanym chemicznie, czyli takim, do którego przy pomocy domieszek pęczniejących wprowadza się dodatkowe siły, niezwykle istotna jest ilość wody. Każdy pewnie widział, że latem świeżo wylany beton w czasie schnięcia polewa się wodą. Robi się tak, aby nie popękał podczas wysychania i skurczu. Spękania osłabiają konstrukcje betonowe.
Jeśli do wylania jakiejś konstrukcji betonowej sprężanej chemicznie, na przykład płyty stropowej, użyjemy betonu lekkiego z Certydem, to ten dodatek powoli będzie oddawać wodę betonowi, co pomoże osiągnąć stabilne pęcznienie, a przez to jego sprężenie. Wytrzymałość takiego betonu będzie większa. Uzyskujemy zatem dwie korzyści: beton bardziej odporny na zarysowanie, a na dodatek lżejszy od tradycyjnego – przekonuje dr Zdanowicz.
A skoro o stropach mowa, warto dodać, że są one zawsze zbrojone. Standardowo wykorzystuje się do tego celu stal zbrojeniową. Dodatkowo, jeśli pręty zbrojeniowe przed zabetonowaniem naciągnie się, to spowoduje to tzw. zjawisko sprężenia betonu, co jeszcze bardziej poprawi nośność elementów z betonu.
Włókno węglowe wzmacnia
Podczas swego sześcioletniego pobytu na Uniwersytecie Leibniza w Hanowerze i Uniwersytecie Technicznym w Dreźnie zaczęła eksperymenty na kolejnym poziomie. Badała, co się dzieje z betonem sprężanym, gdy zamiast zbrojenia stalowego używa się zbrojenia z włókien węglowych.
Włókno węglowe jest lekkie i cztery razy bardziej wytrzymałe niż stal. Użyte jako zbrojenie pozwala też zmniejszyć grubość konstrukcji betonowych. W ten sposób uzyskuje się dużą oszczędność betonu przy jednoczesnej poprawie parametrów konstrukcji – wyjaśnia naukowczyni.
Teraz pogłębia rozpoczęte w Niemczech prace. Używa w nich betonu z Certydem. Umieszcza w nim zbrojenie z włókien węglowych oraz, przy pomocy domieszek ekspansywnych, doprowadza do sprężenia betonu. Wszystkie te działania podejmuje, aby otrzymać konstrukcję jeszcze lżejszą i jeszcze bardziej odporną na zarysowanie.
Zbrojenie z prętów stalowych można rozciągać w jednym kierunku. Zbrojenie z włókna węglowego ma natomiast postać siatki, a zatem podczas chemicznego sprężania rozciąga się w dwóch kierunkach. Jaki wpływ ma na to woda uwalniana stopniowo z Certydu? To właśnie badam – tłumaczy dr Zdanowicz.
Ponieważ zbrojenie z włókna węglowego można dowolnie kształtować, konstrukcje betonowe z jego udziałem nie muszą mieć kształtu belki czy słupa. Przed inżynierami budownictwa otwiera się świat nowych rozwiązań technologicznych. Zanim wejdą one do praktyki, naukowcy eksperymentalnie sprawdzą właściwości nowych materiałów.
Lech Kryszałowicz, źródło: UWM