Co zrobić, aby beton nie pękał? Nadzieją dla rynku budowlanego będą badania Adama Zielińskiego, doktora Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego, nad technologią inteligentnej pielęgnacji wewnętrznej kompozytów cementowych. Zieliński na opracowanie swojego konceptu otrzymał od Narodowego Centrum Badań i Rozwoju półtora miliona złotych.

Projekt dr. Zielińskiego w ramach programu Lider, zajął piąte miejsce na ponad 300 złożonych wniosków oraz pierwsze miejsce wśród uczelni technicznych.

Adam Zieliński, doktor z Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska, wraz z zespołem badawczym, popracuje nad pionierską technologią inteligentnej pielęgnacji wewnętrznej niskoskurczowych kompozytów cementowych o obniżonym śladzie węglowym.

Obecnie wygląda to tak. Budując dom, układamy mieszankę betonową jako posadzkę w naszym przyszłym salonie. Cement wiąże, beton twardnieje, i jeżeli jest źle pielęgnowany lub nie ma zbrojenia to pęka. Ograniczenie zjawiska skurczu, prowadzi do rozwoju naprężeń. Powstają tzw. naprężenia wymuszone, które po przekroczeniu wytrzymałości betonu na rozciąganie, powodują liczne zarysowania, pęknięcia, a w konsekwencji utratę trwałości, estetyki oraz tego czym posadzka jest wykończona – tłumaczy dr Adam Zieliński.

Aby uniknąć takiej sytuacji w budownictwie od lat stosowane są profilaktyczne metody m.in. zraszanie betonu wodą.

Zraszanie jest tanie, proste, ale niestety doraźne. Wyobraźmy sobie kałużę na gruncie, która powstaje w trakcie deszczu. Po ustaniu opadu, kałuża wysycha i robi się błoto. Wilgotność błota spada z powodu dyfuzji pary wodnej i wyrównywania jej wartości z wilgotnością otoczenia. Co następuje? Błoto pęka. Tak samo dzieje się z naszą posadzką, jeśli np. przerwiemy podlewanie na weekend, a beton jeszcze nie będzie miał wystarczającej wytrzymałości. Ta tradycyjna metoda wymaga oddelegowanego pracownika, który stale kontroluje stan betonu – tłumaczy dr Adam Zieliński.

Projekt dr. Adama Zielińskiego to efekt praktyki inżynierskiej i teorii. Aby beton nie pękał naukowcy opracują technologię i produkt – specjalną szczepionkę.

W pierwszej kolejności sprawdzimy, w którym momencie tradycyjny beton posadzkowy pęka, i jakie towarzyszą temu zjawisku parametry fizykochemiczne. Nasza posadzka będzie oczujnikowana, mapowana cyfrowo i modelowana numerycznie. Mając wiedzę, jak nasz materiał zachowuje się w czasie oraz jaki wpływ mają warunki otoczenia, zaprojektujemy kompleksy pielęgnacyjne – szczepionki, które zapewnią indywidualny i bezpieczny przebieg odkształceń skurczowych w całym etapie jego dojrzewania. Optymalna ilość aplikowanej szczepionki już na etapie mieszania betonu, zapewni niezmienioną konsystencję i wytrzymałość, a zarazem pozwoli zredukować skurcz i ślad węglowy z zachowaniem konkurencyjnej ceny – tłumaczy Zieliński.

Zespół badawczy dr. Zielińskiego opracuje kilka rodzajów szczepionek, ponieważ nie można zastosować jednego produktu dla wszystkich rodzajów betonów. Projekt obejmie najnowsze trendy w technologii betonu tj. problematykę skurczu mieszanek betonowych w technologii druku 3D oraz kontrolę rozwoju odkształceń skurczowych w kompozytach nowej generacji na spoiwach siarczanoglinowych i wysokobelitowych.

O beton należy się odpowiednio zatroszczyć. Dla każdego rodzaju betonu zostanie zaprojektowany specjalny kompleks pielęgnacyjny, w skład którego mogą wejść zupełnie inne materiały. Nasze szczepionki będą spełniać to samo zadanie, czyli minimalizować podatność na pękanie betonu w całym etapie jego dojrzewania – mówi Zieliński.

Aby technologia opracowywana przez Zielińskiego mogła wejść do produkcji, trzeba stworzyć prototyp i zainteresować potencjalnych inwestorów komercjalizacją.

Zapowiada się rewolucja na rynku budowlanym. Mamy siedem listów intencyjnych od firm polskich i zagranicznych. To duże przedsiębiorstwa z ogromnym doświadczeniem. Finalnie nasz kompleks pielęgnacyjny może pojawić się w marketach budowlanych. Taki jest plan. To będzie profilaktyka dla każdego odpowiedzialnego budowlańca – mówi dr Adam Zieliński.

W ramach projektu zostanie rozbudowane laboratorium odkształceń skurczowych i podatności na pękanie, we współpracy m.in. z Wydziałem Elektrycznym ZUT i Civil and Environmental Engineering Faculty Auburn University (USA). Badania zrealizują naukowcy z Wydziału Budownictwa i Inżynierii Środowiska ZUT, Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki ZUT, Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie oraz przedsiębiorstwa ASTRA Technologia Betonu. Czas na opracowanie technologii to 3 lata.

Wyniki konkursu dostępne są na stronie: https://www.gov.pl/web/ncbr/wyniki-oceny-merytorycznej-wnioskow-zlozonych-w-naborze-do-xiii-konkursu-w-ramach-programu-lider

Fot. Aurelia Kołodziej/ZUT

Mateusz Lipka
Rzecznik prasowy ZUT