Kendiliğinden ısınan beton, kar küremeyi ve yola tuz atmayı devre dışı bırakmaya bir adım daha yaklaştı

[™ Admin]

Kendiliğinden ısınan beton, kar küremeyi ve yola tuz atmayı devre dışı bırakmaya bir adım daha yaklaştı

Drexel Üniversitesi kampüsünde, Kuzeydoğu'daki kaldırımlar ve otoyollar için donsuz bir geleceğin habercisi olabilecek bir beton parçası var.

Üniversitenin tesislerine ait araçların park ettiği park yerinin yanına dikkat çekmeyecek şekilde yerleştirilen 30 inç x 30 inçlik iki levha, bir süredir küreklemeden, tuzlamadan veya hurdaya çıkarmadan kar, karla karışık yağmur ve dondurucu yağmuru tek başına savuşturuyor. üç yıldan fazla. Drexel Mühendislik Koleji'ndeki araştırmacılar yakın zamanda kar yağdığında veya sıcaklıklar donmaya yaklaştığında kendini ısıtabilen özel betonun arkasındaki bilimi bildirdi.

Drexel'inki gibi kendiliğinden ısınan beton, özellikle Ulusal Karayolu İdaresi'nin eyaletlerin kar ve buz temizleme operasyonlarına 2,3 milyar dolar harcadığını tahmin ettiği Amerika Birleşik Devletleri'nin kuzey bölgelerinde, çevreye daha duyarlı ve dayanıklı bir altyapı yaratmaya yönelik devam eden çabaların en sonuncusu. Her yıl ve milyonlarca kişi kış şartlarından zarar gören yolları onarmak için çalışıyor.

Gelişmiş Altyapısı bulunan Mühendislik Fakültesi'nde doçent olan Amir Farnam, "Karayolları gibi beton yüzeylerin hizmet ömrünü uzatmanın bir yolu, kış aylarında yüzey sıcaklığını donma noktasının üzerinde tutmalarına yardımcı olmaktır" dedi. Malzeme Laboratuvarı araştırmaya öncülük ediyor.

"Donma ve çözülmenin önlenmesi ve çiftçilik ve tuzlama ihtiyacını azaltmak, yüzeyin bozulmasını önlemenin iyi yollarıdır. Bu nedenle çalışmalarımız, betonun daha yüksek bir yüzey sıcaklığı sağlamasına yardımcı olacak özel malzemeleri betona nasıl dahil edebileceğimizi araştırıyor. etrafındaki ortam sıcaklığı düştüğünde."

Drexel ekibi, yolları ve diğer beton yüzeyleri aşındıran donma, çözülme ve tuzlanmayı azaltmak amacıyla son beş yıldır soğuk hava koşullarına dayanıklı beton karışımını geliştiriyor. Şimdiye kadar, karı eritebildiğini ve buz oluşumunu uzun süre engelleyebildiğini veya yavaşlatabildiğini bildirdikleri kendi kendini onaran betonun başarısı, yalnızca kontrollü laboratuvar ortamında elde edildi.

Yakın zamanda Amerikan İnşaat Mühendisliği Derneği'nin İnşaat Mühendisliği Malzeme Dergisi'nde yayınlanan bir makalede grup, doğal ortamda yaşayabilirliğini kanıtlama konusunda önemli bir adım attı.

Farnam, "Kendiliğinden ısınan betonumuzun, yalnızca çevresel gündüz termal enerjisini kullanarak ve bunu tuz, kürek veya ısıtma sistemlerinin yardımı olmadan kendi başına eritebildiğini gösterdik" dedi. "Bu kendiliğinden ısınan beton, kışın uygun ısıtma ve soğutma döngülerinin bulunduğu Kuzeydoğu Pennsylvania ve Philadelphia gibi ABD'nin dağlık ve kuzey bölgeleri için uygundur."

Sıcak bir karşılama

Betonun ısınmasının sırrı, faz değiştiren bir malzeme olan düşük sıcaklıktaki sıvı parafindir; bu, oda sıcaklığı durumundan (sıvı olarak) sıcaklıklar düştüğünde katı hale geçtiğinde ısı açığa çıkardığı anlamına gelir. Önceki bir makalede grup, betona sıvı parafinin eklenmesinin sıcaklıklar düştüğünde ısınmayı tetiklediğini bildirmişti. En son araştırmaları, faz değiştiren malzemeyi beton levhalara dahil etmek için iki yönteme ve her birinin soğukta dışarıda nasıl bir performans gösterdiğine bakıyor.

Kaynak: Tech Xplore

[™ Admin]

Kendiliğinden ısınan beton teknolojisinin yükselişi

Yakında kar küreği ve tuzu gereksiz hale getirebilecek bir gelişmeyle Drexel Üniversitesi araştırmacıları, soğuk bölgelerde kış altyapısını dönüştürmeye hazır, kendi kendine ısınan bir beton teknolojisini tanıttı.

Faz değiştiren malzemelerle aşılanan bu yenilikçi beton, bağımsız olarak sıcaklığı koruyarak karı, karla karışık yağmuru ve dondurucu yağmuru etkili bir şekilde savuşturabilir.

Bu ilerleme, kış hava yönetimiyle ilgili hem çevresel hem de ekonomik maliyetlerde önemli azalmalar vaat ediyor. Ayrıca donma-çözülme çevrimleri ve buz çözücü kimyasalların neden olduğu aşınma ve yıpranmayı önleyerek beton yüzeylerin ömrünü uzatır.

Kampüsteki kanıt

Drexel Üniversitesi kampüsünde bulunan iki deneysel beton levha, üç yılı aşkın süredir bu teknolojiyi başarıyla gösteriyor.

Her biri 30 inç x 30 inç boyutlarında olan bu levhalar, herhangi bir manuel müdahale olmaksızın sürekli olarak kışın sertliğine direndi. Buzlu kaldırımların ve yolların geçmişte kaldığı bir geleceğin potansiyelini sergiliyorlar.

Kendiliğinden ısınan yüzeylerin bilimi

Bu yeniliğin arkasındaki itici güç, hem çevre dostu hem de kuzeydeki kışların zorluklarına dayanıklı bir altyapı yaratma arzusudur.

Amerika Birleşik Devletleri, özellikle de kuzey bölgesi, kar ve buzun temizlenmesi için her yıl milyarlarca dolar harcıyor; kışın zarar gören yolların onarılmasının önemli maliyetlerinden bahsetmiyorum bile.

Drexel Mühendislik Fakültesi'nde doçent olan Dr. Amir Farnam'a göre, beton yüzeylerin ömrünü uzatmanın anahtarı, kış aylarında donma sıcaklıklarının üzerinde kalabilme ve böylece zararlı donma-çözülme döngülerini ortadan kaldırabilme yeteneklerinde yatmaktadır.

Kendinden oturabilen betonu gerçek dünyaya getiriyoruz

Beş yıl boyunca Dr. Farnam'ın ekibi, pulluk ve tuzlama ihtiyacını azaltmak için kendiliğinden ısınan beton karışımını geliştirdi. Buluşları, düşük sıcaklıktaki sıvı parafin sayesinde gerçek dünya koşullarında etkinliğini gösterdi.

Bu faz değiştiren malzeme, sıvıdan katıya geçiş sırasında ısı açığa çıkararak betonun donma koşullarında 10 saate kadar yüzey sıcaklıklarını 42 ila 55 derece Fahrenheit arasında tutmasına olanak tanır. Bu, buz oluşumunu önler ve karı verimli bir şekilde eritir.

Araştırmacılar betona faz değiştiren malzeme eklemek için iki yöntemi test etti. İlk yöntem, hafif agreganın parafin ile ön işleme tabi tutulmasını içeriyordu. İkinci yöntem, mikro parafin kapsüllerinin doğrudan betona karıştırılmasını içeriyordu.

İki yıl boyunca, 32 donma-çözülme olayı ve yoğun kar yağışı boyunca, her iki yöntem de yüzey sıcaklıklarını başarılı bir şekilde donma noktasının üzerinde tuttu. Bu, tipik olarak genişleme ve daralmanın neden olduğu yapısal hasarı önledi.

Sıcaklığın karşılaştırılması

Çalışma, faz değiştiren malzemeler içeren betonla ilgili iki önemli bulguyu ortaya çıkardı. Hafif agregada faz değiştiren malzeme içeren beton, sıcaklığı daha uzun süre korudu. Tersine, mikrokapsüllü parafinli beton daha hızlı ısındı ama aynı zamanda daha hızlı soğudu.

Bu, ilkinin, özellikle sıfırın altındaki sıcaklıklarda, ısıyı yavaşça serbest bırakarak buz çözme için daha iyi olduğunu gösteriyor.

Ancak etkinliği ortam sıcaklığı ve kar yağışı oranı gibi faktörlere göre değişir. Kendiliğinden ısınan beton, yoğun kar birikimini tam olarak önleyemese de, beş santimetrenin altındaki kar yağışlarında çok etkilidir ve yol tuzlamasına daha yeşil bir alternatif sunar.

Sürekli iyileştirme ve uzun vadeli etki

Drexel ekibi bu teknolojiyi geliştirmeye devam ederken, araştırmaları kendiliğinden ısınan betonun donma-çözülme döngülerini önemli ölçüde azaltma ve geleneksel malzemelerle karşılaştırıldığında beton yüzeylerin dayanıklılığını artırma potansiyelinin altını çiziyor.

Bu umut verici gelişme, kış şartlarının getirdiği zorluklara dayanabilecek daha sürdürülebilir ve dayanıklı altyapıya doğru atılmış önemli bir adıma işaret ediyor.