Jedan od načina na koji se može poboljšati čvrstoća i trajnost betona je uključivanjem prednapregnutih čeličnih šipki (armature) pre izlivanja. Na ovaj način se unosi sila pritiska u betonski element i time ga čini čvršćim. Međutim, sada je osmišljena nova tehnika prednaprezanja za proizvodnju betona koji je lakši, ne gubi na čvrstoći i još bi mogao i da značajno smanji emisiju CO2.
Novi samo-napregnuti beton razvijen od strane naučnika sa EMPA (Foto: EMPA)
Beton je građevinski materijal koji se najčešće koristi u svetu i za čiju je proizvodnju potrebna ogromna količina energije, što sa sobom vuče visok ugljenični otisak. Iz tog razloga, naučnici širom sveta rade na prilagođavanju proizvodnog procesa kako bi beton učinili ekološki prihvatljivijim. Najnoviji napredak u istraživanju dolazi od naučnika iz Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA) gde se radi na poboljšanju procesa tehnologije izrade prednapregnutog betona. Ova tehnika se često koristi kada je potrebno da materijal podnese posebno velika opterećenja, poput grede ili mosta, sa napregnutim čeličnim šipkama koje stvaraju sile koje materijal kompresuje iznutra.
Oglas
Testiranje nove vrste prednapregnutog betona razvijenog od strane naučnika sa EMPA (Foto: EMPA)
Jedno od ograničenja ove tehnike je to što su čelične šipke osetljive na koroziju. To znači da beton izliven oko njih mora biti određene debljine. Zbog toga su stvorene alternativne šipke izrađene od polimera ojačanih ugljeničnim vlaknima (CFRP) koje su otporne na koroziju i shodno tome omogućavaju proizvodnju mnogo tanjih betonskih elemenata koji nude proizvod istih karakteristika. Problem je što upotreba CFRP-a uključuje skupu opremu i pričvršćivanje koje je dosta složenije. Ovo implicira da se prednapregnuti beton ojačan CFRP-om ne može koristi tako široko kao onaj prednapregnut čelikom.
Stvaranje nove vrste prednapregnutog betona (Foto: EMPA)
EMPA tim razvio je posebnu formulu za beton ojačan CFRP-om koji se širi dok očvrščava. To znači da nema potrebe za učvršćivanjem i zatezanjem šipki, jer materijal to čini sam kako se postavlja. Šipke tada trajno ostaju u tom stanju, vršeći kontra sile na beton i stvarajući kompresiju. Wyrzykowski je to objasnio na sledeći način: Ako neko stavi gumeni lastiš oko ruku i pokuša da ih ispruži, lastiš će biti pod napetošću, dok će ruke osetiti kompresiju koju on stvara. Po analogiji, takav mehanizam će dovesti do jačanja sile pritiska u betonu.
Proces stvaranja samo-napregnutog betona (Foto: EMPA)
Ovo dovodi do mogućnosti stvaranja tanjih betonskih elemenata koji nude veliku čvrstoću. Testiranje tima pokazalo je da ovaj materijal može podneti opterećenje uporedivo sa uobičajenim betonom, koji nije prednapregnut, i oko tri puta više od neprednapregnutog betona ojačanog CFRP-om. Na ovaj način se mogu graditi stabilnije konstrukcije, i to sa znatno manje materijala. Takođe se i lako mogu prednapregnuti u više pravaca istovremeno.
Proces stvaranja samo-napregnutog betona (Foto: EMPA)
