Nápady a objevy

1. června 2021

3D tištěná vlákna přimíchaná do zeminy mají potenciál zrychlit třeba i stavbu dálničních náspů

3D vlákna by mohla zrychlit výstavbu dálničních náspů. | Autor: Pixabay
Rychle postavit a co nejdříve využívat – takový je dnes ideální scénář, nejen když se mluví o stavbě dálnic. I kvapná práce ale musí odpovídat stavebním postupům, jinak může dojít až ke kolapsu. Stavaři z brněnské techniky momentálně pracují na materiálu, který by měl po přimíchání do zeminy zlepšit její vlastnosti a v ideálním případě umožnit rychlejší, ale pořád bezpečnou výstavbu.

„Když sypete písek na hromádku, vytvoříte kužel s určitým sklonem. S našimi vlákny by bylo možné dosáhnout strmějšího sklonu takového kužele. A stejně si to lze představit i u náspu, na kterém je v plánu například stavba silnice,“ vysvětluje na příkladu Pavel Koudela z Ústavu geotechniky Fakulty stavební VUT, který se mikrovyztužováním zabývá. S kolegy se snaží najít ideální podobu malých plastových vláken, která po přimíchání například do zeminy zlepší její parametry, například umožní stavět ve větším sklonu.

Vlákna z 3D tiskárny jsou sice větší než jiná běžně používaná, technici si je ale dokážou přizpůsobit podle potřeb. | Autor: Pavel Koudela
V současnosti se do zeminy a dalších směsí využívaných na stavbu valů přidává cement, či vápno. V laboratořích na VUT zkouší stavaři nahradit chemické příměsi vlákny vyrobenými na 3D tiskárnách. „Běžně se používají vlákna o něco silnější než lidský vlas. Taková výztuž se přidává třeba do betonových podlah. Jednoduše se zamíchají do betonu, směs se vylije a při zrání betonu tím zabraňují vzniku vlasových trhlin. My si tiskneme vlákna na 3D tiskárně s technologií FDM, což nás trochu limituje v tom, že jsou větší. Měří asi 20 milimetrů a v průřezu 0,5 mm na 1 mm. Vlákna jsou z plastu a na konci mají háček. Tím se zachytí do zeminy a síly, které na ni působí, se přenesou do vlákna. Kdyby tam háček nebyl, hladké vlákno zeminou projede bez efektu,“ vyzdvihuje novou myšlenku Koudela.

Vlákna jsou prozatím z plastu, v plánu je ale hledat ekologičtější řešení. | Autor: Pavel Koudela
I přesto, že některé testy prokázaly po přimíchání mikrovýztuže zvýšení pevnosti až o 150 %, Koudela stojí nohama na zemi a rovnou jmenuje několik oblastí, ve kterých chystají další zkoušky. Cílem jedné z nich je zjistit, jaký je ideální poměr výztuže a zeminy, další výzva může být v různých materiálech, ať už samotné zeminy, tak i vláken. Ta jsou z plastu a výzkumníci by rádi našli ekologičtější řešení: „U některých použití se ukazuje, že zpevněnou zeminu je potřeba mít především na začátku budování náspu. Pevnost se totiž časem zvyšuje. Zemina si sedne, zmenší se objem pórů, a pak už není potřeba, aby byla doplněna o plastová vlákna, která ji zpevňují. Nabízejí se tím pádem materiály, které se postupně v zemi rozloží. Dnes se využívá třeba kyselina polymléčná, ta se ale kompostuje při šedesáti stupních, kterých v zemi přirozeně nedosáhneme. Čeká nás proto nejspíš ještě spolupráce s chemiky.“

Další výzvou bude i zkouška na větším vzorku. “Na 300 gramů zeminy přidám 6 gramů vláken a vytvořím válcový vzorek 50 mm v průměru a 100 mm výšky. Na kubík zeminy to vychází asi 30 kilogramů vláken. Za den ale zvládnu vytisknout asi 25 gramů,” uzavírá Pavel Koudela s tím, že zatím neví o jiném výzkumu celosvětově, který by pracoval s podobným typem mikrovyztužování.

(tk)

Témata

Související články:
Německý odborník na obnovu historických budov převzal zlatou medaili od VUT
Kandidát na Krále Majálesu Jan Jílek chce pro brněnské studenty semestrální jízdenky
Architektka Nora Harper dorazila na Zlaté promoce po 50 letech až z Londýna
Jedno špatné rozhodnutí a favorit závodu končí, říká juniorský mistr světa v orientačním běhu Adam Chloupek
Nejlepší pedagog dle hodnocení studentů na VUT