Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Nanoindentation

Инженеры Определяют Какие Причины Конкретные Постепенно Деформировать

Published on June 15, 2009 at 7:58 PM

Гражданские инженеры MIT имеют для the first time определено какие причины наиболее часто используемый строительный материал на земле - бетоне - постепенно, котор нужно деформировать, уменьшающ свою стойкость и сокращающ продолжительность жизни инфраструктур как мосты и сосуды сдерживания ядерного отхода.

В бумаге опубликовал в Продолжениях Варианта Государственной Академии Наук (PNAS) он-лайн Предыдущего неделя 15-ое июня, исследователя говорят что ту конкретную ползучесть (техническое выражение для врем-зависимой деформации которая происходит в бетоне когда он подвергается к нагрузке) причиняет перераспределением частиц на nano-маштабе.

«Окончательно, мы можем объяснить как ползучесть происходит,» сказали Профессору Frantz-Josef Ulm, соавтору бумаги PNAS. «Мы не можем предотвратить ползучесть от случаться, но если мы замедляем тариф, то на котором он происходит, это увеличит стойкость бетона и увеличит жизнь структур. Наше исследование кладет учредительство для переосмысливать конкретное инженерство от nanoscopic перспективы.»

Это исследование приходит одновременно с Американское Общество Гражданских Инженеров задавало агрегатную ранг D к инфраструктуры США, очень чего делает из бетона. Оно вероятно ведет к конкретной инфраструктуре способной продолжать сотниы лет вернее чем 10, которые принесут преогромные стоимости сбережений и уменьшенные конкретн-родственные излучения СО2. Оцененный 5 до 8 процентов всего людск-произведенного атмосферического СО2 всемирно приходит от конкретной индустрии.

Ulm, которое тратило почти 2 декады изучая механически поведение бетона и своего основного компонента, затир цемента, имеет в прошлых несколько лет сфокусированных на своей nano-структуре. Это вело к его изданию бумаги в 2007 которое сказало что основной строительный блок затира на nano-маштабе - кальци-силикат-гидратов, или C-S-H цемента - зернист в природе. Бумага объяснила что C-S-H естественно собственн-собирает на 2 структурно определенном но химически подобных участках смешивано с водой, каждым с плотностью неподвижного уплотнения близко к одной из 2 максимальных плотностей позволенных по своему характеру для сферически предметов (64 процентов для более низкой плотности и 74 процентов для максимума).

В новом исследовании показанном в бумаге PNAS, Ulm и соавтор Matthieu Vandamme объясняют что конкретная ползучесть приходит о когда эти nano-метр-определенные размер частицы C-S-H переставляют в измененные плотности: некоторая свободная и другие более плотно упаковали.

Они также объясняют что треть, более плотный участок C-S-H может быть наведена тщательно манипулировать смешивание цемента с другими минералами как перегары кремнезема, неныжный материал алюминиевой индустрии. Эти реагируя перегары формируют дополнительные более малые частицы которые помещают в пространства между nano-зерна C-S-H, космосы которые в прошлом были заполнены с водой. Это имеет влияние увеличивать плотность C-S-H до до 87 процентов, которое в свою очередь значительно мешает движение зерен C-S-H над временем.

«Поиск индустрией для того чтобы найти оптимальный метод для создавать такие материалы ультра-высок-плотности основанные на рассмотрении упаковки в ограниченных космосах, метод который также в отношении к окружающей среде устойчив,» сказали Ulm. «Добавление перегаров кремнезема один известный метод в пользе для изменять плотность бетона; мы теперь знаем от упаковки nanoscale почему добавление перегаров уменьшает ползучесть бетона. От сильно упакованной перспективы nanoscale, другие значения теперь существуют для того чтобы достигнуть таких, материалов медленн-проползать.»

«Проницательность приобретенная в nanostructure кладет бетон на равную подбетонку с высокотехнологичный материалами, микроструктура которых можно nanoengineered для того чтобы соотвествовать критери по исполнения в натуре: прочность, стойкость и уменьшенный относящий к окружающей среде след ноги,» сказал Vandamme, которое заработало PhD от Отдела MIT Гражданского и Изучения Влияния Окружающей Среды в 2008 и теперь на факультете des Ponts ParisTech Ecole, Université Париж-Est.

В их бумаге PNAS, исследователя показывают экспириментально что тариф ползучести логарифмический, которому середины замедляя ползучесть увеличивают стойкость в геометрической прогрессии. Они демонстрируют математически что ползучесть может быть замедлена тарифом 2,6. То имело бы поистине замечательное влияние на стойкости: сосуд сдерживания для ядерного отхода построенного для того чтобы продолжать 100 лет с сегодняшним бетоном смог продолжать до 16.000 лет если сделано с бетоном (UHD) ультра-высок-плотности.

Ulm усилило что бетон UHD смог изменить структурные конструкции, так же, как имеет преогромные относящие к окружающей среде прикосновенности, потому что бетон наиболее широко произведенный искусственный материал на земле: 20 миллиардов тонны в год всемирно с увеличением 5 процентов однолетн. Более прочный бетон значит что необходимы меньше строительный материал и более менее частых реноваций.

«Растворитель структура, более чувствительн он проползти, настолько вверх до теперь, мы не будем неспособны построить широкомасштабный легковес, прочные конкретные структуры,» сказал Ulm. «С этим новым вниканием бетона, мы смогли произвести филигранное: свет, шикарные, сильные структуры которые будут требовать значительно меньше материала.»

Ulm и Vandamme достигли их заключений исследования используя прибор nano-вмятия, который позволяет им засунуть и prod C-S-H (или использовать терминологию гражданского строительства, придавать нагрузку) и измерение в свойствах ползучести минут которые обычно измерены в год-длинних экспериментах по ползучести на макроскопическом маштабе.

Last Update: 14. January 2012 03:39

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit