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Posted in | Nanoindentation

工程师识别具体什么的原因逐渐扭屈

Published on June 15, 2009 at 7:58 PM

MIT 土木工程师第一次识别什么原因在 - 逐渐扭屈的地球 - 混凝土上的频繁地使用的建筑材料,减少其耐久性和缩短寿命基础设施例如桥梁和核废料遏制船。

在文件在国家科学院的行动发布了 (PNAS) 在线早期的编辑星期 6月 15日,研究员说该具体蠕动 (在混凝土发生的非定常变形的技术术语,当它从属于对负荷) 时由微粒的重新整理在这个纳诺缩放比例的造成。

“终于,我们可以解释蠕动如何发生”,说弗朗兹约瑟夫 Ulm, PNAS 文件的共同执笔者教授。 “我们不可能防止蠕动发生,但是,如果我们减慢它发生的费率,这将增加混凝土的耐久性并且延长结构的寿命。 我们的研究打重新考虑具体工程的基础从一个 nanoscopic 方面”。

此研究来,当土木工程师美国社团分配了 D 到美国基础设施时候一个综合成绩,由混凝土制成。 它可能将导致具体基础设施能够持续上百年而不是十,将带来极大节约成本和减少的具体关连的二氧化碳排放。 估计 5% 到 8% 的全世界所有人力被生成的大气二氧化碳来自这个具体行业。

Ulm,接近度过了学习混凝土和其主要要素的机械工作情况二十年,水泥粘贴,在过去几年着重其纳诺结构。 在说的 2007年这导致了他的一份文件的发行水泥粘贴 - 钙硅酸盐含水物或者 C-S-H 基本组成部分在这个纳诺缩放比例的 - 是粒状本质上。 本文解释 C-S-H 自结构上自然汇编在二明显,但是化工相似的阶段,当混合用水,其中每一与一个固定的信息的记录密度近球状对象天生允许的二个最大密度之一 (低密度的 64% 和高的 74%)。

在 PNAS 文件显示的新的研究, Ulm 和共同执笔者 Matthieu Vandamme 解释具体蠕动来关于,当这些纳诺仪表尺寸 C-S-H 微粒重新整理到修改过的密度时: 某更加松散和其他紧密地包装了。

他们也解释第三,更加密集的阶段 C-S-H 可以被仔细操作与其他矿物的水泥混合导致例如硅土发烟,铝工业的一种废料。 这些起反应的发烟形成适合到在 C-S-H 之间纳诺粒子的空间的另外的更小的颗粒,以前充满水的空间。 这有增加密度的作用 C-S-H 对 87%,随着时间的推移非常地反过来妨害 C-S-H 粒子移动。

“有搜索由查找创建的在装箱对价基础上的这样超高密度材料一个最佳的方法的行业在局限的空间,也是环境能承受的方法”,说 Ulm。 “硅土发烟的添加是一个已知的方法在使用中更改的密度混凝土; 我们从 nanoscale 装箱现在知道发烟的添加为什么减少混凝土蠕动。 从 nanoscale 方面,其它方法现在存在达到这样高度被包装,慢爬行材料”。

“被了解到 nanostructure 在与高科技材料的同等编制上把混凝土放,微结构可以 nanoengineered 符合特定性能标准: 力量,耐久性和一个减少的环境脚印”, Vandamme 说,在 2008年取得从民用和环境工程 MIT 的部门的 PhD 并且现在是在 Ecole des 蓬兹 ParisTech, Université 巴黎 Est 的系。

在他们的 PNAS 文件,研究员实验向显示蠕动的费率是对数的,减慢蠕动的平均值按指数规律地增加耐久性。 他们数学上显示出,蠕动可以由费率的 2.6 减慢。 那将有对耐久性的正确地卓越的作用: 被建立的核废料的遏制船持续与今天混凝土的 100 年能持续 16,000 年,如果用超高密度混凝土 (UHD)做。

Ulm 强调说 UHD 混凝土可能修改结构设计,以及有极大环境内涵,因为混凝土是在地球上的广泛导致的人造材料: 200亿每全世界年吨与每年一个 5% 增量。 更加耐久的混凝土意味着将需要较少建筑材料和较不常见的整修。

“这种稀释剂这个结构,越敏感的它是爬行,那么到现在,我们无法编译大规模轻量级选手,耐久的混凝土结构”, Ulm 说。 “与对混凝土的此新的了解,我们可能生产金银细丝工: 光,将要求较少材料的典雅,严格的结构”。

使用纳诺凹进设备, Ulm 和 Vandamme 达到他们的研究发现,给他们戳和刺在分钟蠕动属性的 C-S-H (或使用土木工程师术语,应用负荷) 和评定在宏观缩放比例的持续一年的蠕动实验通常被评定。

Last Update: 13. January 2012 20:47

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