Прочность бетона увеличат с помощью нанокристаллов целлюлозы

Не так давно продемонстрировали исследователи из института Пердью, целлюлозные нанокристаллы, полученные из промышленных побочных продуктов, способны увеличить прочность бетона. Эта добавка из возобновляемых источников сырья имеет значительный потенциал для улучшения повсеместно применяемого строительного мат-ла.

Целлюлозные нанокристаллы получены из побочных продуктов от картонной, биоэнергетической и сельскохозяйственной индустрии. Они извлекаются из структур, известных как микрофибриллы целлюлозы, которые придают растениям и деревьям высокую прочность, малый вес и устойчивость. Те же уникальные свойства имеют и целлюлозные нанокристаллы, которые увеличивают прочность бетона на разрыв на 30%, и, по сути, могут быть применены для создания нового класса биоматериалов с широкими возможностями применения, как в гражданском строительстве, но и в автомобильной промышленности.

Как нам сообщают исследователи, одним из факторов, ограничивающих прочность и долговечность современного железо бетона, является то, что не все частицы цемента гидратизируются в период замеса раствора, в результате чего появляются поры и прочие недостатки бетона. Целлюлозные нанокристаллы увеличивают степень гидратации бетонной смеси, что дозволяет не только устранять недостатки, но и потенциально изменять структуру бетона в сторону улучшения.

Бетон с включениями целлюлозных нанокристаллов был изучен с применением нескольких методов анализа и визуализации. Так как химические реакции в отвердении бетона считаются экзотермическими, ученые выявили увеличение количества выделяемой теплоты, что указывает на улучшение гидратации бетона. Исследователи помимо прочего выдвинули гипотезу о точном местоположении нанокристаллов в цементной матрице и узнали, как они взаимодействуют с частицами цемента в свежем и затвердевшем бетонном растворе. Научные работники выявили, что нанокристаллы образуют маленькие «входы» для лучшего проникновения воды в бетон.

Исследования ученых из института Перью полностью поддерживаются государственно-частной фирмой P3Nano, которая занимается исследованием древесных наноматериалов для широкого круга коммерческих продуктов. В дальнейшем научные работники рассчитывают комплексные эксплуатационные испытания нового бетона.