Grafenova svojstvena čvrstoća pomaže povratiti izvorni oblik materijala čak i nakon 25% naprezanja.
Grafen je čudesan materijal koji ima sposobnost pretvaranja čak i najstarijih građevinskih materijala u zeleniju i održivu opciju. Uključivanje grafena u proces proizvodnje betona proučava se na britanskom Univerzitetu u Exeteru kako bi se razvio novi kompozitni materijal nazvan grafen beton. Konačni dobijeni kompozitni beton ima dvostruko veću snagu od tradicionalnog betona. Grafen je lakši od pera i provodljiviji od bakra. Ima veću čvrstoću od čelika i polako dominira betonskim proizvodima sa čeličnom armaturom.
Grafen – Čudesni materijal
Grafen se sastoji od atoma ugljika raspoređenih u obliku saća. Struktura je gotovo providna, debljine jednog atoma. Kada se koristi u betonu, materijal daje čvrstoću koja je 200 puta veća i čini beton šest puta lakšim u odnosu na konvencionalni beton. Zbog toga, ova svojstva grafena pomažu u proizvodnji laganih kompozitnih materijala. Grafen je dobar provodnik toplote i električne energije. Apsorbuje oko 2% svjetlosti i nepropustan je za vodik, helij i druge lagane gasove.
Beton ojačan grafenom
Grafen je najjači umjetni materijal na svijetu s vlačnom čvrstoćom od 130 GPa i modulom elastičnosti od 1 Pa. Grafenova svojstvena čvrstoća pomaže povratiti izvorni oblik materijala čak i nakon 25% naprezanja. Dimenzija mu je manja od 1 mikrona, što ga čini savršenim za miješanje s cementnim vezivima, primjesama i agregatima kako bi se dobio bolji beton.
Istraživači sa Univerziteta u Exeteru osmislili su način otapanja pahuljica grafena u vodi. Ova voda se miješa sa tradicionalnim sastojcima betona, cementom i agregatom. Čitav postupak je jeftin i kompatibilan sa modernim građevinskim zahtjevima. Aditivi za grafen lako se miješaju s vodom i dodaju betonu, zbog čega za ovo nije potrebna dodatna oprema.
Beton ojačan grafenom ispitan je i utvrđeno je da zadovoljava britanske i evropske građevinske standarde. Omogućava 146% povećanje otpornosti na sabijanje, 70% povećanje otpornosti na savijanje i 400% smanjenje propusnosti. Miješanjem grafena u beton razvile bi se strukture s povećanom trajnošću.
Grafen omogućava smanjenje korištanja oko 50% sirovina koje se koriste za proizvodnju tradicionalnog betona. Izvještava se da donosi značajno smanjenje sadržaja cementa. Istraživači navode da ova tehnologija može rezultirati smanjenjem emisija ugljikovog dioksida za 446 kg /toni.
Prednosti betona obogaćenog grafenom
Tri glavne prednosti koje grafen daje betonu su u pogledu volumena, čvrstoće i vodootpornosti betona.
Grafen u betonu mijenja hemiju betona, čineći ga jačim i trajnijim. Količina betona smanjuje se za 15%, smanjujući toplotu koja se emituje tokom stvrdnjavanja. Grafen u betonu povećava otpornost na savijanje za 70%, što smanjuje količinu čelične armature. Zato se postižu značajne uštede po proizvodu. Vodootpornost betona povećava se za 300%, produžujući životni vijek i štedeći troškove održavanja.
Primjena betona obogaćenog grafenom
Važne primjene grafenskog betona su:
Izgradnja gotovih stubišta, montažnih betonskih ploča i vodonepropusnih temelja,
Izgradnja septičkih jama i rezervoara za vodu, drenažnih komora i željezničkih pragova,
Izgradnja vanjskih kuhinja i vrtnih stubišta.
