Beton samonaprawialny
Beton samonaprawialny (ang. self repairing concrete, self healing concrete) należy do klasy tzw. „inteligentnych” materiałów, które w swej strukturze mają zdolność do naprawy własnych uszkodzeń mechanicznych. Idea ta narodziła się z obserwacji systemu biologicznego, który ma zdolność leczenia własnych ran.
Mechanizmy samoleczenia
edytuj- samonaprawa betonu jako rezultat opóźnienia hydratacji cementu
- Po powstaniu rys w betonie, nieprzereagowane cząstki cementu mogą być wystawione na oddziaływanie wody, która wnika do rysy. W tym przypadku może wystąpić ponowna hydratacja i produkty rehydratacji wypełnią rysę.
- zastosowanie mikroorganizmów (Bacillus Pasteurii, których produkt metabolizmu – CaCO3 – może wypełniać rysy powstałe w betonie)
- wprowadzenie chemicznego „środka leczniczego” w postaci kapsułek sferycznych lub cylindrycznych.
- W elemencie betonowym rozsiane są kapsułki zawierające monomer oraz kapsułki zawierające katalizator. W momencie gdy powstaje rysa, kapsułki niszczą się, zawarte w nich składniki wypływają i mieszają się ze sobą. Rysa jest wypełniana monomerem, który po chwili ulega polimeryzacji i spaja pęknięcie. Stosuje się kapsułki szklane w postaci rurek o średnicy 20–70 μm lub sferyczne kapsułki z polimeru termoutwardzalnego[1].
- wprowadzenie oleju słonecznikowego w postaci kapsułek do asfaltobetonu[2]
- Kapsułki z olejem, po powstaniu dziur w asfalcie, mają na celu zmniejszenie lepkości asfaltu aby ten samoczynnie wpłynął w dziury i je wypełnił.
- wykorzystanie nieutwardzonych żywic epoksydowych
Łańcuchy żywic epoksydowych w środowisku zaczynu cementowego, a więc przy udziale powstałego w wyniku hydratacji cementu wodorotlenku wapnia, zaczynają reagować i twardnieć bez konieczności wprowadzania żadnego utwardzacza[3].
Zjawisko to zostało wykorzystane w samonaprawie betonu. Przy zawartości polimerów ok. 20% objętości spoiwa, stopień przereagowanych bez wpływu utwardzacza łańcuchów żywic epoksydowych wynosi ok. 50%. Nadmiar nieutwardzonych żywic wnika w pory stwardniałego zaczynu cementowego[3].
W przypadku pojawienia się rysy w elemencie betonowym, która przecina miejsce zgromadzenia nieutwardzonych żywic epoksydowych, następuje ich rozlanie i wypełnienie rysy. W kontakcie z wodorotlenkiem wapnia występującym w betonie, żywice te reagują i twardnieją. W ten sposób rysa zostaje wypełniona i związana.
Przypisy
edytuj- ↑ ReBuild, Self-Healing of Concrete – A New Technology for a More Sustainable Future.
- ↑ Alvaro Garcia Hernandez, Mechanical properties of asphalt mixture containing sunflower oil capsules, „Journal of Cleaner Production”, www.scopus.com [dostęp 2018-09-27] (ang.).
- ↑ a b P. Łukowski, G. Adamczewski, Self-repairing of polimer-cement concrete.