Jako EKG v nemocnici. Brněnští vědci zjišťují, jak vznikají trhliny v betonu a co je dokáže zastavit

V brněnském Ústavu fyziky materiálů Akademie věd se nachází laboratoř zaměřená na studium šíření trhlin v betonových tělesech. Petr Miarka tu testuje beton pro výrobce i stavební firmy. Zjišťuje, jak se různé směsi chovají a kolik toho v konkrétní konstrukci skutečně vydrží.

„Naše zkoušky přispívají k udržitelnosti, protože pokud dokážeme optimalizovat materiál, spotřebujeme ho pak méně,“ vysvětluje, zatímco vybaluje vzorek betonu, do kterého je potřeba udělat vrub.

Čtěte také

Magazín Experiment: Kolik unese studentský most? A co dokáže chytrá včelí váha?

Technik Pavel Cejnek má na starost chod laboratoře. Před ním leží kousek betonu – malý kvádr, který čeká zatěžkávací zkouška.

„Vzorek má rozměry 80 na 80 na 240 milimetrů. Pilkou do něj naříznu vrub a pak vzorek polepím čidly. Máme tam nalepené protikusy. A pak zapnu stroj,“ přibližuje.

Takzvaný trhací stroj dokáže měřit, jak materiál reaguje na zatížení, kterému jsou vystaveny například mosty, železniční pražce nebo průmyslové stavby.

„Tenhle stroj má podstavu, která má dva opěrné třmeny a jeden tlačný, který tlačí přesně na prostředek vzorku,“ doplňuje Cejnek a zároveň jemně přibližuje testovací zařízení ke vzorku.

Jako EKG v nemocnici

Na vzorek je možné umístit také zvuková čidla pro měření takzvané akustické emise. Zjednodušeně se dá říct, že fungují podobně jako přístroje, kterými lékaři v nemocnici sledují životní funkce člověka.

„Namísto hadiček my používáme dráty. V podstatě je to takové EKG.“

Jak vzorek během zatěžování reaguje, ukazují na počítači jednotlivé grafy. Zkouška trvá většinou až do úplného zlomení tělesa. Díky čidlům vědci dokážou zjistit, kde uvnitř betonu vznikají trhliny a pnutí a jak se dál šíří. Nastavenou mez pěti milimetrů ohlásí speciální zvuk.

„Je to nastavené z bezpečnostních důvodů, aby stroj nerozdrtil i všechno ostatní kolem. Pokud beton skutečně začne praskat, dokážeme zpětně identifikovat, kde uvnitř materiálu děj nastal.“

Petr Miarka (vlevo) a Pavel Cejnek z UTP AV u testu výdrže betonu|foto:Marek Hensl, Český rozhlas

Od trhliny k odolnějšímu betonu

Vědci pak mohou sledovat, kudy se trhlina ve vzorku šíří a co jí v tom brání. Důležitou roli přitom mohou hrát i jednotlivé příměsi v betonu. „Například tady na tomto obrázku je vidět, kde byl udělán vrub. Těsně před ním bylo velké žulové zrno, které zabránilo šíření trhliny.“

Čtěte také

Od pazdeří k cihlám a deskám. Výzkumníci z ČVUT ověřují využití technického konopí ve stavebnictví

Data pomáhají inženýrům i architektům vybrat vhodnou betonovou směs a zároveň předvídat, kde a za jakých podmínek se mohou v konstrukci objevit trhliny.

„Snižujeme emise tím, že máme odolnější materiál. U nových staveb nejenže se ho spotřebuje méně, ale méně materiálu znamená i méně nákladů.“

Vědci zároveň zkoušejí také beton s recyklovanými složkami nebo alternativními pojivy, které mohou snížit uhlíkovou stopu ve stavebnictví.