Hur får du Betong att flyta?!

Ja. Betong kan flyta. Liksom, det kan nedsänkas i en hink med vatten och faktiskt dyka upp igen. Som en långvarig deltagare i ASCE National Concrete Canoe Competition tror jag att det här är den vanligaste frågan jag får från utomstående. Denna tävling kräver ingenjörsstudenter över hela världen att designa och konstruera kanoter från betong och slåss head to head i paddling, estetik, ett tekniskt designpapper och en muntlig presentation.

det är roligt att så många människor är i vördnad om tanken på ett konkret fartyg. Jag inser konventionell betong är ett tätt material, men har du någonsin tänkt på ett stålfartyg? De flesta stora båtar är gjorda av stål (tänk: kryssningsfartyg, hangarfartyg och lastfartyg). Men stål är tre gånger så tätt som betong! Archimedes princip är den grundläggande anledningen till att dessa fartyg inte sjunker som Tegelstenar. I grund och botten, om vikten av vätska som förskjuts av objektet överstiger objektets vikt, flyter det!

överraskande nog konstruerades konkreta krigsfartyg under första världskriget och andra världskriget på grund av stålbristen i krigstid. Enligt Wikipedia användes de också ofta som pråmar i Europa i början av 1900-talet. fartyg gjorda av andra material var dock lättare att konstruera och billigare att använda, så du ser inte många betongfartyg runt idag. Några av de gamla krigsskeppen kan fortfarande ses idag, och Amusing Planet har en bra artikel om dessa betongfartyg.

så nu kvarstår frågan: Varför gör civilingenjörsstudenter kanoter av betong? Det enda rimliga svaret är att ASCE fick oss att göra det. De har en nationell tävling för att avgöra vem som kan bygga den mest effektiva kanoten från betong. Men till skillnad från dessa gamla krigsfartyg är vår betong faktiskt utformad för att vara mindre tät än vatten så att de flyter när de är helt nedsänkta.

för att förklara hur vi uppnår detta måste vi börja med att prata om grunderna i betong. Betong är gjord av tre huvudingredienser: cement, vatten och aggregat (grus, sand, etc). Observera att cement är en ingrediens till betong och det förändras kemiskt från ett pulveriserat ämne till ett härdat byggmaterial när det blandas med vatten och härdas över tiden. Det är analogt med att använda mjöl som ingrediens för tårta. Du lägger till mjöl i en blandning av ingredienser, baka det (dvs kemiskt förändra det) och sedan få en läcker tårta i slutet. Jag skulle inte plocka upp en påse mjöl och hänvisa till den som tårta, så snälla peka inte på trottoaren och hänvisa till den som cement.

Observera att alla ingredienser till betong är ganska tunga. Cement är ungefär tre gånger så tät som vatten och aggregat är i allmänhet ungefär dubbelt så tät som vatten. Intuitivt, när du kombinerar dessa ingredienser får du en slutprodukt som är mycket tyngre än vatten. Vad vi gör är att ta bort aggregaten och ersätta dem med mycket små Återvunna glaspärlor (vissa är cirka 10% vattendensiteten) för att minska betongens totala vikt. Slutresultatet är en betong som är lätt och relativt hållbar.

betongen vi gör för dessa betongkanoter är helt annorlunda än den vanliga betongen du skulle se. Vår Betong är i allmänhet inte särskilt flytande och har en konsistens mer som kakadeg. I stället för att hälla den i en form, är den handpackad på en form. Utmaningen är att komma med de optimala ingredienserna för att göra ditt lags kanot lätt, hållbart och estetiskt tilltalande.

är du intresserad av att lära dig mer om betongkanoter? Kolla in de officiella reglerna eller besök concretecanoe.org.