«Информация, собранная с помощью этого метода, может быть использована для лучшего понимания поведения бетона в случае его разрушения, а также для предоставления ключевых данных для« основных »моделей, которые используются для проектирования и определения безопасности крупномасштабных строительных конструкций», говорит Рахнума Шахрин, доктор философии по гражданскому строительству. студент NC State и ведущий автор статьи о работе.«Результаты исследования окажут значительное влияние на изучение разрушения материалов, содержащих цемент», — говорит Шахрин. «На производство, транспортировку и использование бетона приходится от 5 до 9 процентов общих выбросов углекислого газа во всем мире.
Знания, полученные из этого исследования, могут быть применены для разработки более прочных и экологически безопасных материалов для гражданской инфраструктуры, сокращения потребления природных ресурсов и производства CO2. "Из цемента делают бетон, один из самых широко используемых строительных материалов в мире. Прочность цемента на сжатие является основным фактором в определении того, какую нагрузку может выдержать бетон, что является критическим фактором для проектов гражданского строительства. Инженерам давно известно, что цемент черпает свою прочность из ингредиента, называемого гидратом силиката кальция (C-S-H) — основного продукта, образующегося при смешивании цементного порошка с водой. Однако исследователи не смогли измерить прочность на сжатие C-S-H в образце цемента — размеры образцов, необходимые для выделения и тестирования компонентов C-S-H, слишком малы для изготовления с помощью обычных методов подготовки образцов.
Чтобы решить эту проблему, исследователи обратились к методике, используемой в материаловедении, под названием микропиллярное сжатие. Обычно при сжатии кристаллических материалов используются очень маленькие образцы для определения прочности материала на сжатие.Поскольку цемент представляет собой неоднородный материал, состоящий из нескольких компонентов, Шахрин использовал сканирующую электронную микроскопию / рентгеновский метод, чтобы найти области в образцах цемента, которые имели самое высокое соотношение C-S-H по сравнению с другими составляющими материалами.После того, как участки C-S-H были идентифицированы, они были измельчены в цилиндры шириной 2 микрометра и высотой 4 микрометра.
Затем эти образцы можно было подвергнуть микропиллярному сжатию.«Есть много способов сделать цемент, и он может быть сделан из разных компонентов в разных пропорциях», — говорит Шахрин. «Мы показали, что метод микростолбиков можно использовать для получения точных показателей прочности на сжатие CSH в этих различных типах смесей.
Эта информация может быть использована, чтобы помочь нам понять, как различные процессы и компоненты, добавленные во время производства цемента, могут влияют на прочность цемента. По сути, это инструмент, который можно использовать для создания лучшего и более прочного цемента ».