Vlevo beton s nanotmelem, vpravo beton bez nanotmelu, po blíže nespecifikovaném zacházení. Kredit: Washington State University.

Beton je výtečný materiál a provází lidstvo už tisíce let. Zároveň má ale slabiny, které omezují jeho použití a snižují jeho odolnost. Materiáloví vědci usilovně vyvíjejí nové recepty na trvanlivější beton, pokud možno méně zatěžující životní prostředí, někdy i ve spolupráci s archeology, protože některá tajemství výroby betonu byla ztracena.

Xianming Shi. Kredit: Washington State University.

V současné době jsme ale obklopeni doslova pohořími klasického betonu, se všemi jeho klady a zápory. Co s ním? Pozoruhodné řešení představuje povrchový nanotmel, vyvinutý týmem, který vedl Xianming Shi z americké Washington State University (WSU). Aplikace nanotmelu zajistí, že již existující beton bude odpuzovat o 75 procent více vody.

Jak již bylo řečeno, beton je fajn, v mnoha směrech. Na první pohled působí dojmem pevného a neproniknutelného materiálu. Ale zdání v tomto případě klame. Ve skutečnosti pronikají mikroskopickou porézní strukturou betonu malá množství vody. Když tato voda mrzne a zase rozmrzává, přičemž se rozpíná a opět zmenšuje, v betonu se šíří sítě prasklin. Betonu nedělají dobře ani posypové soli, kterými se v zimě obvykle moc nešetří.

V současnosti se pro ošetření betonu používají různé tmely a chemické přípravky. Jejich účinek ale bývá omezený. Shiův tým hledal účinnější technologii. Vytvořili vodný roztok s nanočásticemi oxidu grafenu a montmorillonitového nanojílu, který smíchali s komerčním tmelem na beton, založeném na metylsilanolátu draselném.

Logo. Kredit: Washington State University.

Když tento vylepšený tmel aplikovali na vzorky betonu, ukázalo se, že zhušťuje jeho vnitřní mikrostrukturu. Vznikl beton, který oproti kontrolním vzorkům s komerčním tmelem odpuzoval o 75 procent více vody. Zároveň byl o 44 procent odolnější vůči poškození posypovou solí. Výhodou bylo nepochybně i to, že beton s nanotmelem je odolný proti pronikání vodní páry a dalších potenciálně destruktivních plynů.

Třešinkou na dortu je, že tento tmel lze použít na čerstvě nalitý beton, který pak hned získá lepší vlastnosti. Během příštích dvou let by tato technologie měla podstoupit testy v terénu, v okolí WSU, především na silnících, aby bylo zřejmé, jak poradí s provozem, rozmary počasí a dalšími faktory v reálném prostředí.

Video: Durability of concrete materials in cold regions: Emerging challenges and countermeasures

Literatura

New Atlas 16. 2. 2022.

Journal of Materials in Civil Engineering online 18. 1. 2022.