Бетон станет прочнее и сможет вырабатывать электричество, если в него добавить морковь и свеклу
Бетон - популярный строительный материал для бесчисленных конструкций, таких как мосты, башни и плотины. Но он также оказывает огромное влияние на окружающую среду, в основном из-за выбросов углекислого газа при производстве цемента - одного из его основных компонентов. Сегодня исследователи экспериментируют с корнеплодами и переработанным пластиком в бетоне, чтобы увидеть, может ли это сделать его более прочным и экологичным.
Профессор Саафи и его команда из Ланкастерского университета обратились за помощью к корнеплодам. Они исследовали, можно ли добавить в цемент отходы от моркови, перерабатываемые для производства детского питания, или остатки от экстракции свекловичного сахара, чтобы укрепить материал.
С помощью компьютерного моделирования, они смогли увидеть, как сверхтонкие листы из овощей, брошенные в цементную пасту, будут взаимодействовать и изучили их влияние как на гидратацию цемента и его механические свойства. Затем они провели эксперименты в лаборатории, чтобы проверить результаты моделирования.
Исследователи обнаружили, что использование листов из растительных отходов может улучшить свойства цемента. Листы действовали как резервуары, которые позволяли воде достигать большего количества частиц цемента и, таким образом, улучшали его связывающую способность.
Ученые обнаружили, что добавление корнеплодов в цемент также дает дополнительные преимущества. Например, при надавливании на морковь вырабатывается электроэнергия, которая может питать небольшую светодиодную лампу или электронные устройства.
Когда к цементу были добавлены морковные нанолисты, профессор Саафи и его коллеги обнаружили, что они могут делать бетон, производящий электричество. Если, например, построить мост, электричество может вырабатываться при проезде по нему автомобилей или даже движения пешеходов.
«Мы можем использовать это электричество из бетона для питания светодиодов или уличных фонарей», - сказал профессор Саафи.
Электроэнергия, производимая бетоном, также может дать представление о состоянии конструкции. Генерируемое напряжение изменится, например, при появлении трещин. Таким образом, включение устройства мониторинга, отслеживающего электрическую мощность в здании или мосту, может помочь определить, когда что-то не так и нужно проверить конструкцию, чтобы предотвратить аварию.
В настоящее время команда проводит полевые испытания, чтобы увидеть, смогут ли они построить конструкции из морковного цемента, которые будут иметь те же свойства, что и в лаборатории.
Если все пойдет хорошо, команда ожидает, что их растительный бетон может сократить количество цемента, необходимого для строительства конструкции.
Строим бетонную дорогу без арматуры или что такое RCC?
Сегодняшняя тема - это довольно больной вопрос для многих автолюбителей - я расскажу о довольно уникальной, и относительно редко встречающейся технологии - о строительстве бетонной дороги без арматуры. Мы разберемся в том, возможно ли это? Будет ли бетон таким же прочным как традиционный железобетон, и, как укладывается такой бетон? Сегодня я не только расскажу об этой технологии, но и покажу вам процесс укладки бетона без арматуры.
Для начала давайте разберемся в терминологии. Многие, кто не имеет отношения к строительству, путаются в двух понятиях, бетон и цемент. Так вот, серая порошок-пудра – это цемент, обычно его можно найти в упакованных мешках в магазине. Когда цемент смешивается с различными составляющими – песком, гравием, водой и дополнительными химическими элементами – получается бетонный раствор, или просто – бетон. В свою очередь бетон делится на марки и классы по прочности и типам. В эти дебри мы с вами не полезем.
...
Бетон это отличный и прочный материал, но он прочен только при компрессионных силах (попросту говоря - сжатии), т.е. способен выдерживать большие нагрузки под давлением. Если же попытаться растянуть бетон, то он тут же разломается, т.к. структура бетона сама по себе не в состоянии сопротивляться даже очень малым растяжениям. В свою очередь сталь ведет себя прямопротивоположно, она отлично выдерживает растяжение, но не очень важно ведёт себя ведет при сжатии.
Таким образом, путем нехитрых манипуляций умной головой, можно прийти к выводу, что если смешать эти два материала, то можно получить материал, который ведет себя отлично и при сжатии и при растяжении. Именно так и сделали строители, и изобрели железобетон. Именно по этой причине сегодня на строительных площадках повсюду торчит арматура.
Кто-то может спросить, а как же бетон растягивают? Силы растяжения присутствуют везде. Например, когда машина едет по мостовому пролету, железобетонный пролет прогибается под весом автомобиля, и таким образом бетон наверху пролета испытает компрессию, а внизу – растяжение. Именно по этой причине мостовые пролеты армируются внизу.
Тем не менее, такое казалось бы простое решение, несет в себе несколько проблем, а точнее – целых две. Во-первых, установка арматуры это очень длительный и трудоемкий процесс, во-вторых, сама сталь – это очень дорогой материал. Таким образом, если избавиться от стали, то можно очень сильно экономить и бюджет и время. Только не рассказывайте это автодору.
Как же быть? Можно ли уложить бетонную дорогу без арматуры? И ответ очень простой – конечно же можно!
Roller-Compacted Concrete, RCC, если это название перевести на русский язык дословно, то получится бетон, уложенный при помощи утрамбовки катками.
Технология RCC не может быть использована везде, ее применяют только там, где бетон укладывается плоскими, широкими и относительно тонкими слоями, т.е. эту технологию можно использовать при строительстве любого типа дорожного полотна, например шоссе и дорог, взлетно-посадочных полос в аэропорту, полов в складских помещениях и парковочных территорий. Помимо этого RCC можно использовать при строительстве дамб, водосбросов и других гидротехнических сооружений.
Начнем с истории. Сама по себе технология появилась еще в 60-е года, в мире было построено несколько дамб с использованием RCC. Тем не менее, широкую огласку технология получила после использования на лесозаготовках в Канаде. Дело в том, что на сортировочных лесных площадках не было качественных покрытий и тяжелые лесовозы постоянно застревали в грязи и останавливали работу, поэтому перед инженерами поставили задачу – спроектировать покрытие для большой территории, которое способно выдерживать большие нагрузки спецтехники груженной лесом. Тогда инженеры и вспомнили про RCC.
Теперь давайте разберемся как делается бетон. Сначала инженеры считают на бумаге прочность бетона, которая складывается из соотношения цемента и воды, a также формы и прочности гравия. Чем больше воды - тем менее прочен бетон. В свою очередь - если воды не хватает, то часть цемента останется сухой, и бетон получится бракованный. Цемента, в свою очередь, должно быть столько, чтобы все крупинки песка и гравия были окутаны им, т.к. цемент является связующим звеном. Гравий также должен быть прочным, т.к. при разрушении гравий будет первым элементом в бетоне, который разрушится. Различные химические добавки, пузырьки воздуха в бетоне, качество воды и соотношение гравия и песка так же влияют на прочность и поведение бетона, но это второстепенные факторы.
Традиционный бетон делается так, в миксер наливают воды, кидают цемент, затем песок и гравий. Все это тщательно перемешивается и в итоге полугается равномерный жидкий раствор, напоминающий по консистенции кисель, с видимыми признаками присутсвия воды.
Процесс производства RCC значительно отличается от обычного бетона. Цемента в RCC содержится примерно на 30% меньше, чем в традиционном бетоне. Соотношение воды и цемента также снижено примерно в 2 раза, при этом в смеси полностью отсутствует крупный и средний гравий, только очень мелкий гравий и песок. В итоге бетон получается совершенно сухим, без какой-либо остаточной воды, по консистенции напоминающим рассыпчатый влажный песок.
Какая же прочность бетона получается в итоге? Без особых заморочек можно получить 40 МПа, если немного заморочиться, то можно получить и 70 МПа.
...
Укладка RCC должна производится на очень хорошо уплотненное земляное покрытие. Для этого сначала срезается верхний слой плодородной почвы, затем нижний слой грунта хорошо перемешивается с известью и водой, процесс перемешевания называется стабилизацией. Известь используется для того, чтобы сохранить постоянный процент влаги в почве.
Весь процесс стабилизации выглядит так: сначала по земле едет поливайка, поливая все водой. За поливайкой едет бочка в известью, опрыскивая землю раствором, а за ними медленно ползет стабилизатор, еще его называют ресайклером. Эта машина имеет ножи, которые вращаясь на большой скорости перепахивают, как сельхозяйственные плуги, до 20 сантиметров почвы, создавая равномерно перемешанный слой почвы с известью и водой.
После стабилизации, почва утрамбовывается катком-вибратором и закутывается геотекстилем, затем засыпается гравием, который так же уплотняется катком-вибратором. Этот слой гравия будет служить дренажом для воды. Затем насыпается еще земля, которая стабилизируется так же, но не с известью, а с цементом. Теперь все готово для укладки бетона.
Весь бюргер выглядит так: в самом низу 20 см. стабилизировнной почвы с известью, затем геотекстиль, потом 10 см. гравия для стока грунтовой воды, потом 30 см. стабилизированный почвы с цементом, и затем 46 см бетона, в два слоя по 23 см. каждый.
Процесс укладки RCC так же очень сильно отличается от типичного армированного бетона, и выглядит как процесс укладки асфальта. Во-первых, не используется бетоноукладчик, вместо него используется асфальтоукладчик высокой трамбовки. Такой укладчик способен с первого прохода дать покрытию плотность от 90 до 96%. Во-вторых, используются обычные асфальтовые катки-вибраторы, для того, чтобы достичь необходимой плотности материала, это очень важно. Плотность покрытия должна быть 99%, поэтому все, что не дотромбовал укладчик – остается каткам. Обычные бетонные вибраторы в процессе укладки не используются, как мы уже узнали ранее - бетон не имеет в себе воды, и вибрировать традиционными бетонными вибраторами его невозможно. Если говорить научным языком, то RCC имеет, то, что инженеры называют «отрицательный» коэффициент осадки, проще говоря любая остаточная вода в составе RCC делает его негодным.
Также в бетоне отсутствуют термические швы. До недавнего прошлого их вообще не делали, с недавнего времени технология немного изменилась, и теперь швы режут циркулярной пилой через несколько дней после укладки бетона. Затем срез будет запломбирован силиконом. В принципе термические швы не нужны, но их присутствие сохраняет тело бетона без поверхностных трещин более длительный срок.
Помимо этого, поверхность RCC разительно отличается от обычного бетона, она полна неровностей, мелких трещин и шереховатостей. Поверхность RCC после проходки укладчика очень твердая, по ней можно свободно ходить и ездить, чем и занимаются катки. Никаких следов, в отличие от традиционного бетона, на покрытии RCC не останется.
По пятам за укладчиком идут лаборанты – их задача проверить плотность покрытия и процент воды в полотне.
Скорость укладки составляет около 3 метров в минуту, что делает такую укладку намного более быстрой, в сравнении с традиционным бетоном, со скоростью 60 см в минуту. Толщина одного слоя покрытия может доходить до 25 см, а ширина укладываемой полосы до 9 метров.
Через 3 дня после укладки полотна при помощи сверл будут взяты образцы бетона, задача этих образцов проверить плотность соприкосновения двух пластов бетона между собой, ну и вторично – проверить прочность самого бетона. Взятые цилиндры будут разрушенны вот таким образом в лаборатории.
Полотно готово к полной службе через 7 дней, а не через 28, как обычный бетон.
Кстати, интересный момент, копаясь в библиотеке и читая историю создания RCC я наткнулся на один очень занимательный труд. Дело в том, что еще в далеком 2003 году, в Великобритании, была опубликована книга, относительно опыта использования RCC в мире, под названием "Технология RCC в строительстве дамб". Один из научных докладов был написан двумя московскими профессорами, относительно опыта проектирования дамбы в Анголе, под названием Капанда. Высота дамбы составляет 110 метров, длина почти полтора километра; тело дамбы было сделано из RCC, общим объемом 1.1 миллиона кубометров. Самое интересное, что дамба была спроектирована на закате советского времени. Россия использует интересные решения в строительных вопросах, но к сожалению, почему-то, не на своей территории и не для своего блага.
Такие дела, и такая интересная технология.
Кстати, про традиционную укладку дороги с использованием железобетона - на канале Как это сделано есть ролик на эту тему.
Ну а совсем скоро мы начнем строить дом в США, я расскажу и покажу вам весь процесс строительства.
Практическое руководство по устройству фундамента на грунтах с глубиной промерзания до 2-х метров (не эконом вариант)
В свежем появился пост о достаточно инновационном способе устройства фундамента дома- https://pikabu.ru/story/fundament_pod_dom_svoimi_rukami_5638...
Честно скажу, такого я раньше не видел, во первых, в силу возраста, во вторых- бэ у блоки фбс более доступны и практичны для этих целей.
Ну да ладно. Надеюсь, мой пост будет полезен всем, кто планирует строить себе дом своими силами, ну а так же для общего развития и очередного холивара, какой тип фундаментов лучше. Поговорим о принципах и последовательности, а за основу возьмем монолитный ленточный фундамент с устройством свай 2,5 метра и накрытый монолитной плитой. Совмещать типы фундаментов нам ведь ни кто особо не запрещает и в принципе мы ограничены только бюджетом. Язык изложения - максимально просто и понятно, без специальной терминологии (как мне кажется). Что ж, приступим.
Во главе угла всегда ставится план/чертеж/проект.
Самый простой план вполне подойдет. Любой студент ПГСник сделает его за пол часа и за 2000 денег.
Пусть у нас будет такой планчик. Для примера сойдет вполне. Что мы на нем видим? Количество отверстий под сваи, их месторасположение, план фундамента и узел соединения свай с лентой в разрезе. Марка и класс бетона тоже не плохо, если будут указаны. А так же высотная отметка и «ноль» по фундаменту. Все просто на первый взгляд.
Реализуем:
Бурим при помощи ямобура лунки, закидываем в них каркасы:
Устанавливаем опалубку, чтобы сваи по высоте были выше будущей отсыпки и бетонной подготовки, а их верхняя отметка соответствовала проектной или планируемой отметке «ноль»
Стреляем по высоте, выравниваем опалубку, заливаем сваи
Сравниваем с планом то, что у нас получилось. Все в порядке, количество свай совпало, местоположение и высота тоже? Идем дальше.
Строительными нормами не рекомендуется ленту, которая будет связывать сваи, заливать прям в не подготовленный грунт. Нужно подготовить основание, так как влага, необходимая для правильной реакции и набора прочности бетона помимо испарения будет еще и просачиваться в грунт. На выходе - фундамент плохого качества. В чем заключается бетонная подготовка? Ну, сначала по периметру будущей бетонной ленты делается отсыпка грунтом. Пгс - нормальный вариант, можно дресву. Что есть из доступного короче. Сантиметров 15-30 Затем щебень или пгс, который трамбуется вибротрамбокой, с проливанием воды для лучшего уплотнения. Далее делаем стяжку по периметру из тощего бетона, на которую выставляем каркас ленты и опалубку. Каркас ленты перевязывается с каркасами свай. Выпуск арматуры каркаса свай в идеале должен быть на той же отметке, что и верхняя отметка каркаса ленты, так мы свяжем их в единую железобетонную конструкцию
То есть на этом этапе мы имеем:
-залитые сваи , которые торчат из земли примерно на одном уровне по нивелиру.
-выбраный или отсыпаный грунт, в результате чего получилась траншея по периметру будущего фундамента или отсыпка выше базового слоя грунта
- уложенный и протрамбованый щебень или пгс
- залитая по уровню стяжка из тощего раствора шириной 500-600 мм без армирования (это и есть бетонная подготовка, на которую выставляется каркас с опалубкой и которая не дает влаге и «бетонному молочку» просочится в грунт, а так же позволяет быстро и ровно выставить опалубку)
На этом земляные работы можно закончить, но есть еще такая тема, как дренаж. От фундамента нужно отводить воду, поэтому заранее закладываются дренажные трубы, или лотки или еще чо то там. С технологией водоотвода и его необходимостью в том или ином случае я не очень знаком, поэтому отдаю на откуп специалистам и освещать этот вопрос не буду. Скажу лишь, что это делать нужно.
Выставление опалубки. Если есть возможность использовать мелкощитовую-это здорово ускорит и облегчит процесс. Если нет-доска дюймовка и много много много распорок. Внутренних и внешних.
Выставляем опалубку, фиксируем тягами и трубами, укладываем бетон
Через три дня снимаем опалубку и делаем обратную засыпку пгс-а во внутрь
Все это трамбуется, при этом грунт засыпается послойно, а не всей массой, с проливкой водой. Засыпаем до необходимой отметки:
Дом без подвала, поэтому выравниваем грунт по необходимую отметку, отсыпаем щебнем, заливаем стяжку тощим раствором. Сверху прокладываем утеплитель и выставляем опалубку для плиты:
Утеплитель хоронится под плитой. В данном случае получился такой пирог:
-дресва 40 -50см
-пгс 25-30 см
- щебень 5-7 см
- стяжка 5-7 см
-полиэтиленовая пленка
- утеплитель 5 см
Затем армируем плиту. Армирование выполняется в 2 ряда, толщина плиты 200 мм.
Далее укладываем бетон:
Через два дня убираем опалубку:
Ленточно-свайный фундамент с утепленной плитой готов. Теперь возникает вопрос- как это долго делается и сколько это стоит?
Я озвучу обьемы, и прикинем в рублях, при условии что стройка рядом с городом и все инертные и материалы находятся в шаговой доступности:
Площадь плиты 54 м2
Материалы:
Количество свай 21 шт по 2,5 метра по 800 руб метр = 42000 руб
Обратная засыпка - 64 м3. Куб пгс 350 руб = 22400 плюс доставка 7000
Щебня - 6 м3 куб 800 = 4800 плюс доставка 2500
Бетона на сваи - 0,6 м3 - готовили сами на месте, марка 250-300, возьмем по нашей рыночной 5500 руб за куб с доставкой = 3300 руб
Подбетонка для фундамента - 3,5 м3 цементно-песчаного раствора 1 к 5, так же по рыночной - 3500 за м3 с доставкой- 12250 руб
Бетон для ленты - 8 м3 куб 5500 = 44000
Обратная засыпка после заливки фундамента - 50 м3 - 350 за м3 = 17500 + 7000 доставка
Утеплитель «Изопинк» 54 м2 - 830 руб за м2 = 44820 руб (с доставкой, пленкой и армированным скотчем)
Плита - 10 м3 - 5500 за м3 = 55000 руб
Мелочи - доска, электроды, диски, перчатки и прочее- около 12000 руб
Арматура грубо 2,8 тонны, у нас она сейчас стоит 44к за тонну = 123 200 руб.
Итого себестоимость: 397 770 руб.
Механизация
Добавляем аренду опалубки (у меня-своя, поэтому мне чуть проще) - на заливку фундамента нужно 1 неделю максимум, на такой обьем аренда обойдется не дороже 40000 с доставкой от хозяина и обратно в черте города. Леса и гвоздей/шурупов я думаю, понадобится на такую же сумму, плюс-минус.
Работа экскаватора: минимум 35 машино-часов, 1000 -1500 час = 35000-45000
Вибротрамбовка. У меня так же собственная, аренда 500-800 руб/час, или 2000-3000 сутки. Минимум 14 дней = 28000-32000 руб, плюс дизельное топливо.
Итого по разделу оснастка и механизация:
Миниму 117 000
Если делаем не сами, работа по устройству подобного фундамента в среднем у нас по рынку стоит 140 000 руб, если выполняется мелкощитовой опалубкой. Если колотить самим-берут дороже, иногда в два раза.
Подытожим:
-материалы 397 770 руб
-оснастка и механизация 117 000 руб
-фонд оплаты труда 140 000 руб
Минимальные затраты на устройство фундамента для дома площадью 54м2 - 654 770 руб.
Добавьте 10 % непредвиденных затрат и выйдете на реальную стоимость хорошего, долговечного фундамента.
Цифры даны примерные, в разных регионах сильно все разное, неизменны обьемы, поэтому каждый может посчитать для себя сам. Высота ленты (и, как следствие, объем обратной засыпки) определяется исходя из местоположения будущего дома, как он расположен относительно дороги и общеуличных водных стоков. Описываемый фундамент находится ниже уровня дороги на 700-800 мм, соответственно плита пола должна быть на одном уровне с дорогой. Вроде понятно изложил, вопросы как всегда в комментариях. Надеюсь, кому то будет полезно.
Hand made от аспирантов ТУ Дрездена. Рождественское чудо из текстильбетона =)
Учусь в Дрезденском Техническом университете, местная кафедра Строительных материалов активно развивается в сфере современных композитных бетонов. И вот такое рождественское чудо смастерили местные аспиранты по своей инициативе. Всё сделано из техтильно армированного бетона и фибробетона. Ребята сами проектировали конструкцию и ихзготавливали её, включая все внутренние механизмы. Видео недоступно, но эта платформа ещё и вращается!) Выглядит очень волшебно)))
Сможете найти на картинке цифру среди букв?
Справились? Тогда попробуйте пройти нашу новую игру на внимательность. Приз — награда в профиль на Пикабу: https://pikabu.ru/link/-oD8sjtmAi