Český vědecký tým představil metodu, která umožňuje detailně sledovat vznik a rozvoj poškození v cementové maltě v prvních hodinách jejího tvrdnutí. Experti využili takzvanou časosběrnou rentgenovou mikrotomografii, tedy metodu, která přináší poznatky pro zvýšení trvanlivosti a odolnosti betonu. Zjištění jsou podle nich důležitá pro udržitelnější stavebnictví a experti je mohou v budoucnu využít pro vývoj materiálů s lepšími vlastnostmi.
Čeští vědci hledají cestu k zesílení cementu
Beton je náchylný k tvorbě malých trhlin a pórů, které se mohou časem zvětšovat a ohrožovat konstrukci. Tento materiál se skládá z vody, písku a cementového pojiva, a čerstvá cementová malta je rozhodujícím faktorem pro jeho pevnost. Sledování procesů v maltě v prvních hodinách tvrdnutí proto podle vědců přináší nové informace, jak nežádoucím jevům předejít.
Časosběrná rentgenová mikrotomografie umožňuje vytvářet velmi podrobné snímky, které ukazují rozložení pórů a trhlin v cementové maltě, uvedl ústav. Tým vědců pořídil v experimentu dvacet skenů, čímž získal přehled o vývoji mikrotrhlin a dalších defektů za prvních 25 hodin tvrdnutí malty.
„Pozorovali jsme, že v prvních šesti hodinách tuhnutí se trhliny rozšiřují, pak se jejich růst zpomaluje a nakonec téměř zastaví,“ uvedl Daniel Kytýř z Ústavu teoretické a aplikované mechaniky Akademie věd.
Směrem k odolnějším materiálům
Kromě skenování vědci sledovali i teplotu vzorků, protože právě teplo uvolňované při chemické reakci zvané hydratace cementu přispívá k rozvoji poškození. Teplotní měření při tvrdnutí pomohlo odhalit, jak rychle se v materiálu rozvíjí vnitřní poškození. „Nárůst teploty je úzce spojen s tvorbou mechanických vlastností cementu, ale zároveň může podporovat vznik trhlin,“ řekl Petr Miarka z Ústavu fyziky materiálů Akademie věd, který se také na výzkumu podílel.
Výsledky experimentu, které publikoval odborný časopis Cement and Concrete Composites, podle ústavu může sloužit jako metodologie pro budoucí výzkum stavebních materiálů. Detailní sledování vnitřních defektů přináší informace o vlastnostech cementové malty, které mohou vést k vývoji odolnějších materiálů. Výzkum by také mohl přispět k výrobě betonu, který lépe splňuje ekologické požadavky.
Vědecký tým plánuje navázat na tento výzkum a zkoumat vznik poškození u dalších typů cementových pojiv, včetně ekologičtějších materiálů bez použití tradičního portlandského cementu. Cílem je dosáhnout lepší trvanlivosti a odolnosti betonu, který bude vhodný i pro nejnáročnější stavební projekty.
Na výzkumu spolupracovala také Fakulta stavební Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava.
