Cuprins
- 1. Introducere
- 2. Tehnologii recente ale materialelor de construcție
- 2.1. Nanotehnologie
- 2.2 Tehnologia de întărire prin carbonatare
- 2.3. Tehnologia aerogelului
- 2.4. Tehnologia micelului
- 2.5. Tehnologia de imprimare 3 D
- 3. Selecția și designul materialelor inovatoare
- 3.1. Etape de producție și construcție
- 3.2. Etapa de utilizare și funcționare
- 3.3. Etapa de sfârșit al vieții (EOL)
- 4.Evaluarea condițiilor și modelele de predicție pentru infrastructura civilă.
- 4.1. Testare nedistructivă
- 4.2. Modele inovatoare pentru prezicerea performanței
- 5. Rolul materialelor inovatoare în repararea și renovarea clădirilor și a infrastructurii
- 6. Orașe inteligente și nevoia de materiale inovatoare
- 7. Concluzie
- Bibliografie
Extras din proiect
1. Introducere
Materialele inovatoare sunt materiale convenționale, dar cu o abordare de design inovatoare care ia în considerare performanța vizată. Conform nevoilor globale, această performanță vizată este condusă către o eficiență energetică ridicată, o clădire ecologică și de durată lungă de viață și o infrastructură bună.
Reducerea consumului de energie și extinderea dependenței de energiile regenerabile cresc eficiența energetică pentru clădirile noi și cele existente. Imitarea naturii în designul materialelor (permițând interacțiunile dintre structură și mediul înconjurător și utilizatori) deschide calea pentru materiale inteligente care oferă un mediu sigur, confortabil și sănătos. Înlocuirea materialelor cu conținut ridicat de carbon cu materiale ecologice și utilizarea deșeurilor de construcție și industriale pentru a înlocui materialele naturale sunt direcțiile principale pentru obținerea de materiale durabile, verzi.
Fibrele naturale pot fi, de asemenea, utilizate ca armare eficientă, cu costuri reduse și durabile în materialele compozite polimerice armate cu fibre utilizate în diferite aplicații de construcții. În primul rând, atunci când fibrele naturale sunt utilizate în materialele compozite termoplastice, capacitatea de reciclare poate fi atinsă în plus față de performanțele sale. O altă clasă de structuri durabile poate fi realizată folosind tehnologia de „auto-vindecare”. O astfel de tehnologie inovatoare a fost implementată cu succes pentru structurile civile de serviciu în ultima vreme.
Pe de altă parte, mai mulți factori controlează producția durabilă de materiale, așa cum este ilustrat în figura 1. Primul pas în proiectarea durabilă este reducerea impactului ecologic al materialelor folosind resurse regenerabile abundente. De exemplu, folosirea lemnului este o alegere viabilă; cu toate acestea, selectarea lemnului certificat de recoltare durabilă este mai ecologică. Unele materiale au un impact negativ asupra sănătății datorită naturii lor toxice sau toxicității în timpul etapei lor de fabricație.
Evitarea utilizării unor astfel de materiale va reduce pericolele pentru sănătate cu care se confruntă ocupanții și utilizatorii. De obicei, amprenta de carbon pentru material este direct proporțională cu energia încorporată. Utilizarea materialelor reciclate pentru a produce noi materiale reduce semnificativ energia încorporată.
Proprietățile fizice ale materialelor sunt esențiale pentru atingerea durabilității. O performanță bine definită a materialelor țintite va facilita selectarea materialelor optime cu proprietăți fizice bune și impact mai redus asupra mediului.
Fig. 1 - Factorii care controlează producția de materiale durabile
2. Tehnologii recente ale materialelor de construcție
Multe tehnologii de materiale de construcție inventate recent au arătat potențiale promițătoare. Prin urmare, această secțiune este deviată pentru a trece în revistă unele dintre aceste tehnologii implementate recent în sectorul construcțiilor.
2.1. Nanotehnologie
Adoptarea nanotehnologiei la materialele de construcție a indus o schimbare extraordinară în performanța dorită. A adăugat caracteristici și proprietăți unice care nu pot fi atinse la scară mai mare (adică micro și macro. Aceste caracteristici adăugate pentru mai multe materiale au crescut potențialul de a atinge un nivel mai ridicat de durabilitate în sectorul construcțiilor. De exemplu, adăugarea de nanomateriale pentru sticlă a îmbunătățit eficiența energetică a acesteia cu 75% în comparație cu sticla originală. În plus, nanoacoperirea cu produse din lemn le-a îmbunătățit proprietățile mecanice, durabilitatea, rezistența la foc și absorbția la ultraviolete, scăzând în același timp absorbția de apă.
Cimentul și betonul, cele mai utilizate materiale de construcție, adoptaseră și nanotehnologia fie sub formă de adăugarea de nanomateriale sau scăderea dimensiunii ingredientelor comune la dimensiunea nano. De exemplu, a fost adăugat nano-calcar pentru a îmbunătăți proprietățile materialelor cimentare pe vreme rece și pentru a accelera rata de dezvoltare a rezistenței.
Fig. 2 - Microstructură pentru materiale de ciment care încorporează nano-calcar
Cimentul în sine poate fi măcinat la o dimensiune nano, cunoscută sub numele de nano ciment. În general, la materialele de construcție pot fi adăugate multe tipuri de nanomateriale (adică nanoparticule sau nanotuburi), deschizând noi potențiale și sporind sustenabilitatea. tabelul 1 prezintă mai multe nanomateriale adăugate la diferite materiale de construcție și îmbunătățiri corespunzătoare ale proprietăților.
Bibliografie
[1]H. Kim, W. Park, Sustainability 10 (2018) 3402.
[2]D. Gielen, F. Boshell, D. Saygin, MD Bazilian, N. Wagner, R. Gorini, Ener. Strategy Rev.
24 (2019) 38- 50.
[3] M. Imani, M. Donn, Z. Balador, în: L. Martínez, O. Kharissova, B. Kharisov (Eds.),
Handbook of Ecomaterials, Springer, Cham, 2019. <https://doi. org/10.1007/
978-3-319-68255-6_136>.
[4]BV Reddy, Int. J. Tehnica cu emisii reduse de carbon. 4 (2009) 175- 181.
[5]RH Falk, Forest Prod. J. 59 (2009) 6- 12.
[6] X. Huang, S. Kaewunruen, în: Pijush Samui, Dookie Kim, Nagesh R. Iyer (Eds.), 2020,
Sandeep Chaudhary, Butterworth-Heinemann, pp. 825- 856.
[7]T. Woolley, Clădire cu impact redus: locuințe care utilizează materiale regenerabile, John Wiley
& Sons, 2013.
[8]BS Purwasasmita, IOP Conf. Ser. Mediul Pământului. Sci. 60 (2016) 012004.
[9]G. Bamigboye, E. Davies, C. Nwankwo, T. Michaels, G. Adeyemi, O. Ozuor, IOP Conf.
Seria: Mater. Sci. ing. 640 (2019) 012070.
[10]L. Jasmani, R. Rusli, T. Khadiran, Nanoscale Res. Lett. 15 (2020) 1- 31.
[11]J. Camiletti, AM Soliman, M. Nehdi, Mater. Struct. 46 (2013) 881- 898.
[12]L. Silvestro, P. Gleize, Constr. Construi. Mater. 264 (2020) 120237.
[13] A. Roopa, AM Hunashyal, Mater. Astăzi: Proc. (2021),https://doi.org/10.1016/
j.matpr.2021.09.127.
[14]H. Dikkar, V. Kapre, A. Diwan, S. Sekar, Mater. Astăzi: Proc. 45 (2021) 4058- 4062.
[15]N. Padmanabhan, H. John, J Environ Chem Eng 8 (2020) 104211.
[16]A. Mohammed, C. Vipulanandan, Smart Mater. Struct. 24 (2015) 1- 11.
[17]E. Ituen, E. Ekemini, L. Yuanhua, R. Li, A. Singh, Int. Biodeterio. Biodegradare. 149
(2020) 104935.
[18]D. Elangovan, H. Rahman, R. Dhandapani, V. Palanivel, S. Thangavelu, R.
Paramasivam, S. Muthupandian, Process. Biochim. 112 (2022) 177- 182.
[19]PP Abhilash, D. Nayak, B. Sangoju, R. Kumar, V. Kumar, Constr. Construi. Mater. 278
(2021) 122347.
[20]I. Galan, C. Andrade, P. Mora, MA Sanjuan, Environ. Sci. Tehnol. 44 (2010) 3181- 3186.
[21]L. Wang, S. Chen, D. Tsang, C. Poon, K. Shih, J. Clean. Prod. 137 (2016) 861- 870.
[22]J. Jang, G. Kim, H. Kim, H. Lee, Constr. Construi. Mater. 127 (2016) 762- 773.
[23]Z. He, Y. Jia, S. Wang, M. Mahoutian, Y. Shao, Constr. Construi. Mater. 213 (2019) 51- [24]J. Lee, H. Song, B. Kim, T. Song, C. Seo, J. Ceram. Proces. Res. 17 (2016) 17- 25.
[25]M. Mahoutian, Y. Shao, J. Clean. Prod. 137 (2016) 1339- 1346.
[26]B. Xuan, B. Zhan, C. Poon, Cem. Concr. Compos. 65 (2016) 67- 74.
[27]Y. Shao, A. El-Baghdadi, Z. He, A. Mucci, B. Fournier, J. Mater. Civ. ing. 27 (2015)
04014119.
[28]P. Soroushian, J. Won, M. Hassan, Constr. Construi. Mater. 34 (2012) 44- 53.
[29]G. Tonoli, S. Santos, A. Joaquim, H. Savastano, Constr. Construi. Mater. 24 (2010) 193-
201.
[30]V. Rostami, Y. Shao, A. Boyd, J. Mater. Civ. ing. 24 (2012) 1221- 1229.
[31]S. Zhang, Z. Ghouleh, Y. Shao, J. Mater. Civ. ing. 32 (2020) 04020127.
[32]D. Zhang, B. Ellis, B. Jaworska, W. Hu, V. Li, Constr. Construi. Mater. 313 (2021) 125502.
[33]S. Riffat, G. Qiu, Int. J. Tehnologia cu emisii reduse de carbon. 8 (2013) 1- 6.
[34]T. Gao, B. Jelle, A. Gustavsen, S. Jacobsen, Constr. Construi. Mater. 52 (2014) 130- 136.
[35]M. Jones, A. Mautner, S. Luenco, A. Bismarck, S. John, Mater. Des. 187 (2020) 108397.
[36]M. Jones, T. Huynh, C. Dekiwadia, F. Daver, S. J
35]M. Jones, A. Mautner, S. Luenco, A. Bismarck, S. John, Mater. Des. 187 (2020) 108397.
[36]M. Jones, T. Huynh, C. Dekiwadia, F. Daver, S. John, J. Bionanosci. 11 (2017) 241- 257.
[37]D. Camacho, P. Clayton, W. O'Brien, C. Seepersad, M. Juenger, R. Ferron, S. Salamone,
Autom. Constr. 89 (2017) 110- 119.
[38]F. Bos, R. Wolfs, Z. Ahmed, T. Salet, Virt. Fiz. Prototip. 11 (2016) 209- 225.
[39]A. Rubin, J. Hasse, W. Repette, Constr. Construi. Mater. 276 (2021) 122221.
[40]H. Shao, D. Zhao, T. Lin, J. He, J. Wu, Ceram. Int. 43 (2017) 13938- 13942.
[41]L. Sang, S. Han, X. Peng, X. Jian, J. Wang, Compos. Partea A Appl. Sci. manuf. 125
(2019) 105518.
[42]K. Chizari, M. Arjmand, Z. Liu, U. Sundararaj, D. Therriault, Mater. Astăzi comun. 11
(2017) 112- 118.
[43]M. Heidari-Rarani, M. Rafiee-Afarani, AM Zahedi, Compos Part B Eng 175 (2019)
107147.
[44]C. Xu, Q. Wu, G. L'Espérance, L. Lebel, D. Therriault, Mater. Des. 160 (2018) 262- 269.
[45]S. Ng, CJ Engelsen, în: Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering,
Waste and Supplementary Cimentitious Materials in Concrete, Woodhead
Publishing, 2018, pp. 229- 255.
[46]Z. Sun, J. Xing, P. Tang, NJ Cooke, RI Boring, Deve. Construit. Mediul. 4 (2020) 100028.
[47]J. Xu, JH Kim, H. Hong, J. Koo, Energy Build. 89 (2015) 87- 96.
[48]DTJ O'Sullivan, MM Keane, D. Kelliher, RJ Hitchcock, Energy Build. 36 (2004) 1075- 1090.
[49]J. Kim, T. Hong, J. Jeong, C. Koo, M. Kong, Build. Env. 123 (2017) 66- 77.
[50]JS Sage-Lauck, DJ Sailor, Ener. Construi. 79 (2014) 32- 40.
[51]B. Palacios-Munoz, B. López-Mesa, L. Gracia-Villa, Int J Life Cycle Assess 24 (2019)
1913- 1924.
[52] P. Hopkinson, H. Chen, K. Zhou, Y. Wang, D. Lam, în: Proceedings of the Institution of
Civil Eng. - ing. Sustainability, voi. 172, 2019, p. 119- 128.
[53]SS Amirhosain, A. Hammad, J. Build. ing. 21 (2019) 429- 445.
[54]MJ Gonzîlez, JG Navarro, J. Build. Env. 41 (2006) 902- 909.
[55] P. Ylmén K. Mjörnell J. Berlin J. Arfvidsson J. Build. Env. 118 2017 174 183
[56]C. Ji, T. Hong, HS Park, J. Ener. Construi. 72 (2014) 186- 194.
[57]R. Assiego de Larriva, GC Rodríguez, JMC López, M. Raugei, P. Fullana, J. Ener.
Construi. 70 (2014) 333- 342.
Preview document
Conținut arhivă zip
- Tehnologii inovatoare ale materialelor de constructie pentru o infrastructura civila durabila si rezistenta.docx
Alții au mai descărcat și
3.1.Accesul mijloacelor si al personalului pentru interventie in caz de incendiu se asigura in permanenta la toate: a) constructia unitatii cu...
Masuratorile directe de aceeasi precizie, reprezinta un volum important de lucrari, executate pe teren în cadrul activitatilor geodezice,...
