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Posted in | Nanoindentation

Gli Ingegneri Identificano Che Cause Concrete Deformare Gradualmente

Published on June 15, 2009 at 7:58 PM

Gli ingegneri civili del MIT per la prima volta hanno identificato che cause il più delle volte il materiale da costruzione usato su terra - calcestruzzo - da deformare gradualmente, facendo diminuire la sua durevolezza ed accorciando la durata della vita delle infrastrutture quali i ponti e le imbarcazioni di contenimento delle scorie nucleari.

In un documento ha pubblicato negli Atti della Prima Edizione online dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS) la settimana Del 15 giugno, i ricercatori dicono che quello strisciamento concreto (il termine tecnico per la deformazione dipendente dal tempo che si presenta in calcestruzzo quando è sottoposta al caricamento) è causato dalla riorganizzazione delle particelle al nano-disgaggio.

“Per Concludere, possiamo spiegare come lo strisciamento accade,„ abbiamo detto il Professor Franz-Josef Ulm, co-author del documento di PNAS. “Non possiamo impedire lo strisciamento accadere, ma se rallentiamo la tariffa a cui si presenta, questa aumenterà la durevolezza del calcestruzzo e prolungherà la durata delle strutture. La Nostra ricerca getta la base per la revisione dell'assistenza tecnica concreta da una prospettiva nanoscopic.„

Questa ricerca viene in un momento in cui la Società Americana degli Ingegneri Civili ha definito un grado aggregato della D - l'infrastruttura degli Stati Uniti, molto di cui è fatto di calcestruzzo. Probabilmente piombo all'infrastruttura concreta capace di durare le centinaia di anni piuttosto che i dieci, che porteranno i risparmi enormi e le emissioni di CO2 in relazione con concreta in diminuzione. I 5 - 8 per cento stimato di tutta la CO2 atmosferica umano-generata universalmente vengono dall'industria concreta.

Ulm, che ha passato quasi due decadi che studiano il comportamento meccanico di calcestruzzo e della sua componente primaria, inserimento del cemento, negli ultimi anni ha messo a fuoco sulla sua nano-struttura. Ciò piombo nel 2007 alla sua pubblicazione di un documento che ha detto che l'elemento di base dell'inserimento al nano-disgaggio - calcio-silicato-idrati, o C-S-H del cemento - è granulare in natura. Il documento ha spiegato che C-S-H auto-monta naturalmente strutturalmente a due distinti ma alle fasi chimicamente simili una volta misto con acqua, ciascuna con una densità di intasamento fissa vicino ad una delle due densità massime concedute di natura gli oggetti sferici (64 per cento per la densità più bassa e 74 per cento per il livello).

Nella nuova ricerca rivelatrice nel documento di PNAS, Ulm ed il co-author Matthieu Vandamme spiegano che lo strisciamento concreto viene circa quando queste particelle nano metro di taglia di C-S-H riorganizzano nelle densità alterate: qualche più sciolto ed altri hanno imballato più strettamente.

Egualmente spiegano che un terzo, fase più densa di C-S-H può essere indotto con attenzione manipolando la miscela del cemento con altri minerali quali i vapori della silice, un materiale riciclato dell'industria della lavorazione dell'alluminio. Questi vapori di reazione formano le più piccole particelle supplementari che inseriscono negli spazi fra i nano-granuli di C-S-H, spazi che precedentemente sono stati riempiti di acqua. Ciò ha l'effetto di aumento della densità di C-S-H a fino a 87 per cento, che a sua volta notevolmente ostacola col passare del tempo il movimento dei granuli di C-S-H.

“C'è una ricerca dall'industria per trovare un metodo ottimale per la creazione dei tali materiali di ultra-alto-densità basati sulle considerazioni dell'imballaggio negli spazi limitati, un metodo che è egualmente in condizioni ambientali sostenibile,„ ha detto Ulm. “L'aggiunta dei vapori della silice è un metodo conosciuto in uso per il cambiamento della densità di calcestruzzo; ora sappiamo dall'imballaggio del nanoscale perché l'aggiunta dei vapori diminuisce lo strisciamento di calcestruzzo. Da una prospettiva del nanoscale, altri mezzi ora esistono per raggiungere tali altamente imballata, materiali di lento-strisciamento.„

“La comprensione guadagnata nel nanostructure mette il calcestruzzo sul par condicio con i materiali alta tecnologia, di cui la microstruttura può essere nanoengineered per rispondere ai criteri della prestazione specifica: concentrazione, durevolezza e un'orma ambientale diminuita,„ ha detto Vandamme, che utile un PhD dal Dipartimento del MIT di Organizzazione Civile ed Ambientale nel 2008 ed è ora sulla facoltà del DES Ponts ParisTech, Université Parigi-Est di Ecole.

In loro documento di PNAS, i ricercatori indicano sperimentalmente che la tariffa di strisciamento è logaritmica, che il mezzo che rallenta lo strisciamento aumenta la durevolezza esponenzialmente. Dimostrano matematicamente che lo strisciamento può essere rallentato da una tariffa di 2,6. Quello avrebbe un effetto vero notevole sulla durevolezza: un'imbarcazione di contenimento per scorie nucleari sviluppate per durare 100 anni con odierno calcestruzzo ha potuto durare fino a 16.000 anni se fatto con un calcestruzzo (UHD) di ultra-alto-densità.

Ulm ha sollecitato che il calcestruzzo di UHD potrebbe alterare le progettazioni strutturali come pure ha implicazioni ambientali enormi, perché il calcestruzzo è il materiale artificiale il più ampiamente prodotto su terra: mondiale 20 miliardo tonnellate all'anno con un aumento di 5 per cento annualmente. Il calcestruzzo Più durevole significa che meno materiale da costruzione e rinnovamenti meno frequenti saranno richiesti.

“Il diluente la struttura, più sensibile è di strisciare, così finora, abbiamo non potuti costruire il peso leggero su grande scala, strutture in cemento armato durevoli,„ ha detto Ulm. “Con questa nuova comprensione del calcestruzzo, potremmo produrre a filigrana: indicatore luminoso, strutture eleganti e forti che richiederanno molto materiale.„

Ulm e Vandamme hanno raggiunto i loro risultati della ricerca facendo uso di un'unità della nano-dentellatura, che li permette di colpire ed incitare il C-S-H (o usare la terminologia di ingegneria civile, applicare caricamento) e la misura nei beni di strisciamento di minuti che sono misurati solitamente negli esperimenti di un anno di strisciamento al disgaggio macroscopico.

Last Update: 17. January 2012 00:11

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