Tăng cường khả năng liên kết và phát hiện vết nứt của bê tông in 3D nhờ graphene oxit
» Trong một nghiên cứu, các nhà khoa học đến từ Đại học RMIT và Đại học Melbourne của Australia đã thử thêm oxit graphene vào xi măng dùng làm chất kết dính trong bê tông in 3D. Graphene oxit là dạng bị oxy hóa của graphene, nó là tấm nguyên tử carbon dày một nguyên tử liên kết với nhau theo mô hình tổ ong.
Các cấu trúc bê tông in 3D được cho là xây dựng nhanh hơn và rẻ hơn so với cấu trúc truyền thống nhưng chúng không phải lúc nào cũng bền chắc. Vấn đề đó có thể sớm được giải quyết bằng cách thêm graphene oxit, chất này cũng có thể được sử dụng để phát hiện các vết nứt.
Thông thường các tòa nhà bê tông, cầu và công trình khác được tạo ra bằng cách đổ bê tông ướt vào các khuôn gỗ (còn gọi là khuôn) và khuôn này sẽ được lấy ra khi bê tông đã cứng lại. Ngược lại, việc in 3D cấu trúc như vậy liên quan đến việc đổ các lớp bê tông ép đùn liên tiếp để liên kết với nhau khi chúng cứng lại. Tuy nhiên, liên kết giữa các lớp đó đôi khi trở thành điểm yếu, làm giảm độ bền tổng thể của cấu trúc.
Thông thường các tòa nhà bê tông, cầu và công trình khác được tạo ra bằng cách đổ bê tông ướt vào các khuôn gỗ (còn gọi là khuôn) và khuôn này sẽ được lấy ra khi bê tông đã cứng lại. Ngược lại, việc in 3D cấu trúc như vậy liên quan đến việc đổ các lớp bê tông ép đùn liên tiếp để liên kết với nhau khi chúng cứng lại. Tuy nhiên, liên kết giữa các lớp đó đôi khi trở thành điểm yếu, làm giảm độ bền tổng thể của cấu trúc.
Liều lượng graphene oxit cao hơn làm giảm cường độ và khả năng làm việc của bê tông.
Sau khi thử nghiệm với các lượng khác nhau, người ta phát hiện rằng khi thêm graphene oxit với liều lượng 0,015% trọng lượng của xi măng, bê tông thu được có khả năng liên kết giữa các lớp tốt hơn. Sự gia tăng này tạo ra gia tăng 10% về sức mạnh tổng thể. Graphene oxit có các nhóm chức năng trên bề mặt của nó, giống như những vết dính trên bề mặt vật liệu có thể bám vào những thứ khác, PGS. TS. GS. Jonathan Trần cho hay.
Những điểm dính này chủ yếu được tạo thành từ các nhóm chức năng khác nhau có chứa oxy, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo điều kiện cho nó liên kết mạnh hơn với các vật liệu khác như xi măng. Liên kết mạnh mẽ này có thể cải thiện cường độ tổng thể của bê tông.
Ngoài ra, vì graphene có tính dẫn điện cao nên có thể truyền dòng điện qua bê tông cứng. Người ta hy vọng một ngày nào đó chức năng này có thể được sử dụng trong hệ thống phát hiện vết nứt trong đó, ngay cả những vết nứt nhỏ nhất cũng có thể làm gián đoạn mạch điện chạy qua kết cấu bê tông.
Trong các nghiên cứu trước đây, graphene oxit đã được sử dụng để tạo thành lớp phủ bảo vệ trên bê tông và để tăng cường độ liên kết của các sợi mặt nạ vụn được sử dụng để tăng cường bê tông.
Những điểm dính này chủ yếu được tạo thành từ các nhóm chức năng khác nhau có chứa oxy, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo điều kiện cho nó liên kết mạnh hơn với các vật liệu khác như xi măng. Liên kết mạnh mẽ này có thể cải thiện cường độ tổng thể của bê tông.
Ngoài ra, vì graphene có tính dẫn điện cao nên có thể truyền dòng điện qua bê tông cứng. Người ta hy vọng một ngày nào đó chức năng này có thể được sử dụng trong hệ thống phát hiện vết nứt trong đó, ngay cả những vết nứt nhỏ nhất cũng có thể làm gián đoạn mạch điện chạy qua kết cấu bê tông.
Trong các nghiên cứu trước đây, graphene oxit đã được sử dụng để tạo thành lớp phủ bảo vệ trên bê tông và để tăng cường độ liên kết của các sợi mặt nạ vụn được sử dụng để tăng cường bê tông.
ximang.vn (TH/ VietQ)
