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Posted in | Nanoindentation

工程師識別具體什麼的原因逐漸扭屈

Published on June 15, 2009 at 7:58 PM

MIT 土木工程師第一次識別什麼原因在 - 逐漸扭屈的地球 - 混凝土上的頻繁地使用的建築材料,減少其耐久性和縮短壽命基礎設施例如橋梁和核廢料遏制船。

在文件在國家科學院的行動發布了 (PNAS) 在線早期的編輯星期 6月 15日,研究員說該具體蠕動 (在混凝土發生的非定常變形的技術術語,當它從屬於對負荷) 時由微粒的重新整理在這個納諾縮放比例的造成。

「終於,我們可以解釋蠕動如何發生」,說弗朗茲約瑟夫 Ulm, PNAS 文件的共同執筆者教授。 「我們不可能防止蠕動發生,但是,如果我們減慢它發生的費率,這將增加混凝土的耐久性并且延長結構的壽命。 我們的研究打重新考慮具體工程的基礎從一個 nanoscopic 方面」。

此研究來,當土木工程師美國社團分配了 D 到美國基礎設施時候一個綜合成績,由混凝土製成。 它可能將導致具體基礎設施能够持續上百年而不是十,將帶來極大節約成本和減少的具體關連的二氧化碳排放。 估計 5% 到 8% 的全世界所有人力被生成的大氣二氧化碳來自這個具體行業。

Ulm,接近度過了學習混凝土和其主要要素的機械工作情況二十年,水泥粘貼,在過去幾年著重其納諾結構。 在說的 2007年這導致了他的一份文件的發行水泥粘貼 - 鈣硅酸鹽含水物或者 C-S-H 基本組成部分在這個納諾縮放比例的 - 是粒狀本質上。 本文解釋 C-S-H 自結構上自然彙編在二明顯,但是化工相似的階段,當混合用水,其中每一與一個固定的信息的記錄密度近球狀對象天生允許的二個最大密度之一 (低密度的 64% 和高的 74%)。

在 PNAS 文件顯示的新的研究, Ulm 和共同執筆者 Matthieu Vandamme 解釋具體蠕動來關於,當這些納諾儀表尺寸 C-S-H 微粒重新整理到修改過的密度時: 某更加鬆散和其他緊密地包裝了。

他們也解釋第三,更加密集的階段 C-S-H 可以被仔細操作與其他礦物的水泥混合導致例如硅土發煙,鋁工業的一種廢料。 這些起反應的發煙形成適合到在 C-S-H 之間納諾粒子的空間的另外的更小的顆粒,以前充滿水的空間。 這有增加密度的作用 C-S-H 對 87%,隨著時間的推移非常地反過來妨害 C-S-H 粒子移動。

「有搜索由查找創建的在裝箱對價基礎上的這樣超高密度材料一個最佳的方法的行業在局限的空間,也是環境能承受的方法」,說 Ulm。 「硅土發煙的添加是一個已知的方法在使用中更改的密度混凝土; 我們從 nanoscale 裝箱現在知道發煙的添加為什麼減少混凝土蠕動。 從 nanoscale 方面,其它方法現在存在達到這樣高度被包裝,慢爬行材料」。

「被瞭解到 nanostructure 在與高科技材料的同等編制上把混凝土放,微結構可以 nanoengineered 符合特定性能標準: 力量,耐久性和一個減少的環境腳印」, Vandamme 說,在 2008年取得從民用和環境工程 MIT 的部門的 PhD 并且現在是在 Ecole des 蓬茲 ParisTech, Université 巴黎 Est 的系。

在他們的 PNAS 文件,研究員實驗向顯示蠕動的費率是對數的,減慢蠕動的平均值按指數規律地增加耐久性。 他們數學上顯示出,蠕動可以由費率的 2.6 減慢。 那將有對耐久性的正確地卓越的作用: 被建立的核廢料的遏制船持續與今天混凝土的 100 年能持續 16,000 年,如果用超高密度混凝土 (UHD)做。

Ulm 強調說 UHD 混凝土可能修改結構設計,以及有極大環境內涵,因為混凝土是在地球上的廣泛導致的人造材料: 200億每全世界年噸與每年一個 5% 增量。 更加耐久的混凝土意味著將需要較少建築材料和較不常見的整修。

「這種稀釋劑這個結構,越敏感的它是爬行,那麼到現在,我們無法編譯大規模輕量級選手,耐久的混凝土結構」, Ulm 說。 「與對混凝土的此新的瞭解,我們可能生產金銀細絲工: 光,將要求較少材料的典雅,嚴格的結構」。

使用納諾凹進設備, Ulm 和 Vandamme 達到他們的研究發現,給他們戳和刺在分鐘蠕動屬性的 C-S-H (或使用土木工程師術語,應用負荷) 和評定在宏觀縮放比例的持續一年的蠕動實驗通常被評定。

Last Update: 24. January 2012 19:26

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