""

澳门太阳城网站-最新注册

  • 一项新研究发现澳门太阳城最新网站水泥的性能的关键是微观更强,更可持续的建筑和桥梁。

    一项新研究发现澳门太阳城最新网站水泥的性能的关键是微观更强,更可持续的建筑和桥梁。

    全屏
  • 由研究人员开发该计算机模拟显示了在不同密度不同大小颗粒的混合。 

    由研究人员开发该计算机模拟显示了在不同密度不同大小颗粒的混合。 

    研究人员礼貌

    全屏

一个具体的解决方案

一项新研究发现澳门太阳城最新网站水泥的性能的关键是微观更强,更可持续的建筑和桥梁。

洞察水泥的微观特性可能会导致更强大,更可持续的混凝土。


记者联系

艾比abaz要么ius
电子邮件: abbya@mit.edu
电话:617-253-2709
澳门太阳城最新网站新闻办公室

水泥材料,水泥糊料,砂浆和混凝土,是使用最广泛的材料制造的世界。他们的碳足迹也同样沉重:在做贡献全球碳排放量的近6%水泥参与过程。

对材料的需求是不可能的,这些很快降至任何时候。在美国,大多数混凝土桥梁,建筑和路面成荫的街道,在20世纪60年代和70年代建造,在这样一个时代设计的,用较少的环境压力,以基础设施和最多建成近50年。

现在,澳门太阳城最新网站的研究者们已经发现了一种新方法开始生产混凝土这是由自然材料仅仅是积木的分层安排的启发。可能的结果导致新的方式,使混凝土更强大和更可持续的利用当地的材料作为添加剂,以抵消温室气体的具体排放量。

在新的研究中,口服Buyukozturk,土木与环境工程教授和他的同事分析了具体的关键特性,在单个原子的水平,有助于其整体强度和耐久性。该小组开发了一个计算机模型来模拟单原子的排列,形成分子构建模块在硬化材料的行为。

这些模拟表明,在分子结构中表现出“摩擦”下的变形阻力滑动的接口。然后小组开发了一种粘结-摩擦力字段,模型,或并入这些原子与原子相互作用更大尺度内的颗粒,含有数千个原子每个容器。研究人员说,这准确地描述了军队中的这些组件是理解混凝土强度开发出的材料的方式是至关重要的。

该小组目前正在研究在哪家原子团,或胶体的水泥中的凝聚力和摩擦力,通过在某些添加剂混合更好的方法:如火山灰,矿渣精炼厂和其他材料。球队的计算机三维模型可以帮助设计人员选择根据所得到的混合物的分子本地交互添加剂。通过在微观层面精心的设计,我认为,设计师和工程师可以建立更强大最终,更具环境可持续性的结构。

“世界上的条件正在发生变化,” Buyukozturk说。 “有逐步增加的环保要求,从基础设施的地震和洪水,包括和应力。我们需要拿出与材料是可持续的,具有更长的使用寿命和更好的耐久性设计。这是一个很大的挑战。“

Buyukozturk和他的同事们,研究生和西德尼·普史蒂芬Palkovic,核工程的澳门太阳城最新网站的系名誉教授,已发表在他们的结果 力学和固体物理学杂志。

从摩擦强度

Buyukozturk对改组,当地采购的具体的设想受到启发,部分由罗马建筑。在帝国的高峰期,罗马人竖立在庞培,奥斯蒂亚,并通过西班牙和中东地区的寺庙,浴建筑,amphiteaters,包括土耳其,利比亚,摩洛哥和城镇。在每个遥远的位置,考古学家发现,罗马人从当地材料建造自己的大厦 - 这帮助保持比这些结构2000年更多的技术。

“他们可能是通过直觉这样做,” Buyukozturk说。 “我们是有希望实现一个利用当地的材料哲学的一种是,通过了解基本的科学原理这些材料在努力。”

在他们的新文章中,科学家描述了一个计算机模型,那就是他们已经开发出分析具体的原子结构如何影响工程性质的计算框架的一部分。这些模型模拟在分子尺度内的混凝土颗粒簇的滑动和运动。

研究人员使用的原子模型,以它们的混合物含模拟硅酸盐水泥,世界上使用水泥的最常见的类型。具体而言,它们模拟它们的凝胶状物质称为硅酸钙水合物(C-S-H)的机械响应,主相即与水反应形成当波特兰水泥。的组建模原子的千在csh分子构建块的运动,注意到粘合力的影响,导致在颗粒粘在一起,且剪切沿充满水的界面原子滑动的阻力簇经过彼此的存在。

然后,他们一个模拟如何分子级的这些特性更大控制颗粒含有原子的数千或胶体,在他们所谓的“尺度”。他们发现,哪家的摩擦性能抵制在尺度胶体的运动和分离度在在厘米级确定混凝土强度最强的因素。

通常,设计师用水泥的性能在厘米级,预测年底的实力,很多大尺度结构。研究人员由此,能够执行的模拟结果它们的原子对胶体在硬化组织的计算机模型,允许比较当前,厘米大小的实验室实验。 Buyukozturk发现球队的预测匹配的实验结果比用模拟这一疏忽摩擦相互作用做出预言更好。

“水泥强度的材料科学仍然是在婴儿期就其分子水平的描述和进行定量预测的能力,”叶说。 “摩擦力问题,解决我们工作中,涉及水泥的机械​​性能随着时间的推移而变化。 ESTA率敏感性是在尺度,这是研究前沿微尺度凡概念和模式在物理科学学科的几个链接为技术应用宏观性开发的科学挑战方面“。 

Buyukozturk补充说,“那我们有信心我们的新框架在具体的科学打开一个新的时代。”

在混合添加剂

该集团目前正致力于整合各种添加剂到他们的模型,来研究这些材料对水泥的原子与原子行为的影响,并最终硬化的混凝土中所产生的力量。从初步研究中,他们发现,有一种化学品的摩擦系数,或胶体何种程度的抵抗滑动互相依赖。今后的工作将调查化学成分的添加剂,这些胶体阶段如何影响。 ESTA信息可以作为数据库的一部分设计和优化新的混凝土材料通过改进的强度和变形特性。

“相对小,我们知道当混凝土添加剂使用会发生什么事,” Palkovic说。 “我们不希望从沙特火山灰给予同样的性能,从夏威夷火山灰。所以我们需要的材料开始的这个更深入的了解,在原子论这个规模和占材料的化学性质。这可以给我们如何监控,我们可以用它来更好地创造一个材料用添加剂使用更深入的了解。“

ESTA研究是支持的,一部分由科威特基金会的科学进步,为在科威特的建筑环境的可持续性MIT-科威特签署项目的一部分。


主题: 土木与环境工程, 设计, 环境, 材料科学与工程, 研究, 工程学院, 可持续性

回到顶部