Beton żelowy. Polski naukowiec wynalazł innowacyjną technologię
Zaczyn cementowy z dodatkiem skrobi, mieszany i podgrzewany jak kisiel, pozwala stworzyć wytrzymały i lepiej izolujący ciepło beton żelowy. Nad nowym materiałem pracuje dr inż. Jarosław Strzałkowski z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego.
„Idea była prosta: uzyskać porowaty materiał, który będzie miał dobre właściwości termoizolacyjne. W betonie komórkowym porowatość uzyskuje się poprzez napowietrzanie proszkiem aluminium, tutaj polega to na żelowaniu. Nikt na to nie wpadł wcześniej” – mówi dr Strzałkowski. Sekret tkwi w skrobi.
Strzałkowski od 10 lat pracuje na Wydziale Budownictwa i Inżynierii Środowiska ZUT. Przy tworzeniu nowego zaczynu cementowego zastosował znane zjawisko: powyżej temperatury żelowania (np. 60 stopni) zawiesina wody ze skrobią zmienia się w żel. Ta żelowa substancja tworzy szkielet, wokół którego wiąże cement. Po stwardnieniu powstaje jednorodny, porowaty materiał o dobrych właściwościach termoizolacyjnych.
„Przygotowujemy zwykły zaczyn cementowy, czyli woda plus cement, i do niego dodaje się skrobię. Zimny zaczyn jest mieszany. Kiedy zawiesina jest jednorodna, zwiększa się temperaturę i zaczyna się żelowanie, czyli tworzy się żel skrobiowy, tak jak w kisielu” – wyjaśnia Strzałkowski. Pokazuje mikroskopowe zdjęcia, wyjaśniając, że żelowa struktura otoczona jest trwałym spoiwem cementowym lub gipsowym, co umożliwia zastosowanie nowej technologii w produkcji bloczków betonowych i płyt gipsowo-kartonowych.
Nowy materiał jest wytrzymały i ma wyjątkowe właściwości termoizolacyjne. „Typowa wytrzymałość betonu komórkowego to jest do 4-5 MPa (megapaskali), a mojego materiału prawie 10” – informuje dr Strzałkowski. Najważniejsza jest relacja wytrzymałość-przewodność cieplna. Im niższa przewodność, tym lepszy izolator. Im wyższa wytrzymałość, tym wyższe konstrukcje można budować. Np. beton komórkowy o wytrzymałości 3 MPa ma przewodność cieplną około 0,14. Beton żelowy o podobnych właściwościach cieplnych będzie miał wytrzymałość 7 MPa.
Wyniki są bardzo optymistyczne
Badania gęstości różnych betonów pokazują, że beton żelowy ma 60-70 procent lepszy współczynnik przewodzenia ciepła. „Wyniki są bardzo optymistyczne. Przy większej skali, większej liczbie próbek oczywiście wyniki mogą być nieco inne, ale już dziś wiemy, że różnice na korzyść betonu żelowego nie wynoszą kilka procent” – stwierdza Strzałkowski.
Dr Strzałkowski otrzymał grant (ponad 365 tys. zł) w ramach 19. edycji konkursu Sonata Narodowego Centrum Nauki na dalsze badania. Projekt “Kompleksowe badania struktury lekkich kompozytów cementowych o wysokiej porowatości – beton żelowy” zaplanowany jest na trzy lata. Zespół badawczy, w tym dr inż. Agata Stolarska, zbada m.in. odporność materiału na działanie wody.
Naukowcy z ZUT mają nadzieję, że po badaniach podstawowych uda się przejść do badań stosowanych i współpracy z firmami produkującymi beton. Wdrożenie betonu żelowego do produkcji może nastąpić za kilka lat. Strzałkowski podkreśla, że nowy materiał jest tańszy niż aerożele, którymi zajmował się podczas doktoratu.
„Aerożele to bardzo dobre izolatory termiczne, dużo lepsze niż np. styropian, tylko że są bardzo drogie. Beton żelowy będzie tańszy, bo powstaje na bazie zwykłej skrobi. To może być skrobia ziemniaczana, kukurydziana” – wyjaśnia Strzałkowski. Za środki z NCN planuje kupić m.in. mieszalnik z płaszczem grzewczym. Projekt na ZUT poszerzy wiedzę nt. lekkich kompozytów cementowych w inżynierii lądowej. Główne zastosowanie nowego materiału to bloczki, cegły i inne prefabrykaty, np. nadproża.
Źródło: gazetaprawna.pl
