Istraživači iz Turske razvili su lagani materijal na bazi cementa, kreča i kamena plovućca, od kojeg su napravili prototipove zidnih blokova koji se povezuju bez maltera. Cilj je da se u jednom elementu objedine nosivost i toplotna izolacija, uz mogućnost korišćenja recikliranog betona.
Ilustracija (Foto: AI generated)
Autori istraživanja su Furkan Birdal i Hasan Dilbas, sa Univerziteta Ahi Evran u Kiršehiru i iz kompanije FURKHASA. Rezultati su objavljeni u naučnom časopisu Buildings, izdavača MDPI.
Od 46 smeša do optimalnog sastava
Kompozit, označen kao LB-TIM, sadrži beli cement CEM II/A-LL 52.5 R, hidraulični kreč, vodu i plovućac u dve granulacije. Čestice manje od 2mm služe kao laki agregat, dok prah sitniji od 0,063mm učestvuje u pucolanskim reakcijama, doprinoseći povećanju čvrstoće.
Oglas
Primenom statističke metode površine odziva i Box–Behnken plana pripremljeno je 46 smeša. Uzorci su negovani 28 dana pri temperaturi od približno 24°C i relativnoj vlažnosti od oko 50%.
Šest smeša nije moglo da se ispita zbog raspadanja pri vađenju iz kalupa: porozni agregat upio je previše raspoložive vode, pa masa nije mogla pravilno da se zbije.
Najbolji odnos svojstava pokazala je smeša Run 23, sa čvrstoćom pri pritisku od 11,55MPa, čvrstoćom pri savijanju od 2,53MPa i zapreminskom masom od oko 1.040kg/m3.
Autori navode da izmerena pritisna čvrstoća premašuje prag od 5MPa koji razmatraju za noseće zidne elemente u seizmičkim područjima Turske.
Toplotna svojstva i uloga pora
Toplotna provodljivost optimalne smeše iznosila je 0,25W/(m·K), prema merenju u akreditovanoj laboratoriji po standardu EN 12667. Taj rezultat odnosi se na materijal, a ne na koeficijent prolaza toplote kompletnog zida.
Toplotna provodljivost nije bila predmet optimizacije svih smeša, već je proverena nakon izbora mehanički najpovoljnijeg sastava.
Mikroskopske i rendgenske analize pokazale su formiranje guste mreže kalcijum-silikat-hidrata, koja doprinosi čvrstoći, dok mikropore pomažu toplotnoj izolaciji.
U ispitivanim uzorcima udeo otvorenih pora bio je 35,52–39,62%, a upijanje vode nakon potapanja 33,29–34,69%. Ovi podaci ukazuju i na značaj budućih provera ponašanja u vlažnim uslovima.
Ilustracija (Foto: AI generated)
Blokovi iz 3D štampanih kalupa
Za oblikovanje modularnih elemenata korišćeni su precizni, 3D štampani kalupi od polilaktične kiseline, odnosno PLA plastike. U njih je ulivana mineralna smeša, a geometrija ispusta i udubljenja omogućila je međusobno uklapanje očvrslih blokova i suvu montažu zida bez malterskih spojnica.
Predviđene dimenzije elementa pune veličine su 150×250×125mm. Za ispitivanje zida izrađeni su blokovi u razmeri 1:2, dimenzija 75×125×62,5mm, od kojih je sklopljen panel veličine 500×500mm.
Pri dijagonalnom opterećenju paneli su pokazali postepeno oštećivanje i sposobnost deformisanja i nakon dostizanja najveće sile. Prema tumačenju autora, uklopljeni spojevi i spoljašnji PLA omotač doprineli su ovakvom ponašanju, uz postepeni razvoj pukotina.
Reciklirani beton menja odnos svojstava
U dodatnoj smeši Run-23+ polovina zapremine lakog agregata zamenjena je recikliranim betonskim otpadom. Pritisna čvrstoća smanjena je na 8,81MPa, dok je zapreminska masa porasla na oko 1.460kg/m3, a toplotna provodljivost na 0,39W/(m·K).
Primena otpada tako je omogućila smanjenje potrošnje prirodnog agregata, ali uz veću masu i slabiju toplotnu izolaciju. Materijal je, prema oceni autora, ipak zadržao dovoljnu čvrstoću za razmatranu noseću primenu.
Visoke temperature i provere koje tek predstoje
Mineralni uzorci su nakon izlaganja temperaturama od 400 i 600°C zadržali pritisnu čvrstoću u rasponu od 7,72 do 8,84MPa. Na 800°C izgubili su celovitost. Prazni PLA kalupi pokazali su izraženo omekšavanje i deformacije već pri ispitivanjima na 100 i 180°C.
Ovi rezultati ne potvrđuju požarnu otpornost kompletnog zidnog sistema. Pre praktične primene potrebna su ispitivanja zidova pune veličine, provere seizmičkog ponašanja i dugotrajne izloženosti vlazi, mrazu i požaru.
Tek treba oceniti i industrijsku proizvodnju, troškove i uticaj tokom celog životnog ciklusa. Dosadašnji nalazi zato predstavljaju osnovu za dalji razvoj, uz laboratorijski potvrđen spoj male mase, čvrstoće i termoizolacionih svojstava.
