Lidstvo používá beton již tisíce let. Zatím to vždycky byl především praktický a pevný konstrukční materiál. Díky nanotechnologiím teď ovšem beton získává nové, někdy dost překvapivé funkce. Běžný beton je za normálních okolností nevodivý. Nancy Solimanová z MIT a její spolupracovníci přidali do betonu nanosaze (nanocarbon black), tedy levný materiál na bázi uhlíku, který je výtečně elektricky vodivý. Badatelé zjistili, že když 4 a více % objemu betonu tvoří nanosaze, je výsledný materiál schopný vést elektrický proud. Jednou z výhod elektrického betonu je, že se při průchodu elektrického proudu zahřívá, díky vzniku Jouleova tepla. V experimentech vyšlo najevo, že i proud vyvolaný bezpečným napětím pouhých 5 V může zvýšit teplotu vzorků betonu s nanosazemi až na 41 °C. Elektricky vodivý beton by se tak mohl uplatnit v řadě zajímavých aplikací.
Co to znamená pro vytápění a rozložení tepla
Jednou z prvních praktických představ je vytápění podlah. V dnešní době je takové vytápění založeno na trubkách, v nichž koluje ohřátá voda. Takové systémy ale bývají komplikované jak na vybudování, tak i na údržbu. S elektrickým betonem by to bylo jednodušší a spolehlivější. Další výhodou by bylo rovnoměrnější rozložení tepla díky homogennímu rozptýlení nanosazí v elektricky vodivém betonu. Nepochybně v tom vznikne proud a teplo, jen je dobré si uvědomit, že tzv. Tepelné vykurovanie tu bolo rozpytvané už dosť, aj znegované.
Elektrický beton a jeho souvislosti s infrastrukturou
Vysielače rôznych frekvencií pribúdajú ako huby po daždi. Osobne si myslím, že sa dá to predávat podobne ako BIO či PALEO strava ... Plus reálne využitie ... mnoho barákov máva na strechách vykrívače mobilného signálu. Predpokladám, že istá izolácia, aby to nekúrilo ľudom priamo na hlavy, tam je. Toto by mohla být ďalšia. Operátor samozřejmě nechce draze prozařovat střechu 1 baráku, ale pokrýt velké území. Proto mají antény takový vyzařovací diagram, aby se toho dosáhlo s co nejnižšími náklady. netreba na 100%, stačí redukovať. Keď vidím koľko wifín v plnej sile od susedov mám po byte, tak prečo nie. nefungoval by ti v byte ani mobil, možno ho však kvôli "EM smogu" nepoužívaš.
Armatura je wifi ukradená, má moc velký díry. Ale beton jako takovej má na UHF a výš značné ztráty. No to nevím. Ví to Blackbird. Jeho nátěr prý obsahoval Černé Saze naměsto Bělych. Zhorší, samozřejmě, byť se může najít kout, kde bude signál od AP lepší; otázka je, co zpětný směr. Tady se čistá teorie nedá dost dobře aplikovat. Záleží pochopitelně na pásmu, 2,4 GHz prochází skrze zdi lépe než 5 GHz. Perlička, za dob studentských před pomalu 40 lety jsme na koleji chytali ORF2 a to na malou Yagi, asi uprostřed pokoje, asi metr pod stropem; otočená byla zhruba na SSV. Měl jsem na mysli příjem mobilů.
Projekty a parametry vodivého betonu
Armování v betonu je “řídké”, ale toto by byla vpodstatě souvislá vrstva o určité vodivosti. aj pre mobilný signál. Ideálne na odtienie napr. Beton použitý v základech budovy má určitou vodivost a všeobecně velkou kontaktní plochu s půdou. V důsledku chemických a fyzikálních účinků je holá nebo v ohni pozinkovaná ocel i ostatní materiály uložené v betonu hlouběji než 5 cm vysoce chráněná před korozí obvykle po celou dobu života budovy.
V některých případech lze vodivost betonu zvyšovat i bez změny konstrukce, např. použitím drátků a dalších vodivých složek. Vysvětlení uvádí články, které ukazují, že konduktivita vzorků roste s vyšším obsahem drátků a že rozmístění drátků i poloha elektrod může ovlivnit výsledky měření. Pro uzemnění a ochranu budov lze uvažovat o různých approachách, včetně alternativ k tradičnímu uzemnění v betonu, pokud je třeba řešit korozní a bezpečnostní faktory.
Vědecký základ a měření vodivosti betonu
Elektrická vodivost je důležitým materiálovým parametrem, definujícím schopnost materiálu vést elektrický proud. Hodnoty elektrické vodivosti jsou pro běžné betony velmi malé, a proto je lze považovat za izolátory. Přidáním drátků do betonu se konduktivita zvyšuje, což je užitečné pro self-monitoring, self-heating a další aplikace. Měření konduitivity se provádí Ohmovou metodou a zahrnuje i zohlednění vlhkosti a uspořádání elektrod. U vzorků s rozdílným % obj. drátků byly pozorovány rozdíly v konduktivitě, které souvisejí s rozložením vodičů a s velikostí vzorků.
Experimenty ukazují, že konduktivita roste s obsahem drátových vodivých komponent a že vzorky s 1 % obj. drátků vykazují největší konduktivitu oproti referenčnímu betonu. Důležitý je vliv vlhkosti a umístění elektrod, obecně se lepší výsledky dosahuje při elektrośdění ve středu vzorku než na okrajích. Tyto poznatky jsou klíčové pro návrh vodivých betonů pro praktické aplikace, jako je topení v podlahách nebo pasivní monitorování stavu betonu.
Praktické zjištění a budoucí aplikace
Výsledný beton s nanosazemi by se mohl uplatnit v řadě aplikací: např. vytápění podlah, vytápění průmyslových areálů nebo mostů, které by mohly mít samoohřev díky Jouleovu teplu. Vzdálenosti a velikosti vzorků hrají roli při návrhu systémů, ale hlavní myšlenkou zůstává to, že proud i při nízkém napětí může ohřát beton a poté teplo rozložit rovnoměrně. Důležité je, že vodivý beton zůstává bezpečný pro uživatele a samotné konstrukce, pokud je navržen tak, aby zabránil nežádoucímu proudovému toku v místech, jako jsou vodivé výztuhy a elektrodomyty.
tags: #elektricka #vodivost #betonu