Tartu ülikooli tehnoloogiainstituudi teadlased püüavad koostöös aktsiaseltsiga Bauroc arendada uudset poorbetooni, mille kaalu ja tugevuse suhe soovitakse viia uuele tasandile.

Läbimurret loodetakse uute sidusmaterjalide kasutuselevõtust, kuid sobivat materjali on keeruline leida, kuna poorbetooni valmistamisel on seadmes kõrge rõhk ja temperatuur, samuti leeliseline keskkond ja küllastunud veeaur, mis seavad materjalile kõrged nõudmised.

Poorbetooni valmistamisel tuleb silmas pidada mitmeid tegureid, ingliskeelset mõistet keeruliselt lahti tõlkides võib öelda, et tegemist on autoklaavitud, aereeritud betooniga. See erineb teistest sarnastest ehitusmaterjalidest selle poolest, et valmistamise lõppjärgus läbib see ka küpsetamisfaasi: 200 kraadi ja 12-atmosfäärise surve all.

Kui poorbetooni proovides sobrada ja Tartu ülikooli tehnoloogiainstituudi vanemteadur Tarmo Tammelt küsida, kas see on sama mis tuhaplokk, tõmbub muidu rõõmsailmeline teadur tõsiseks. «Jah, seal Narva pool pannakse sarnasesse asja tuhka ja saadakse tuhaplokk, kusjuures Bauroc ostis just hiljuti ära tehase, mis seda tegi. Bauroci põhitehas on ennast alati reklaaminud kui puhaste looduslike materjalide kasutajat, nemad igasuguseid jääke sinna ei pane,» sõnas Tamm.

Nii kasutab ettevõte oma toodangus puhtaid mineraale. Liiv, kips, lubi, tsement, vesi – kõik on puhtad koostisained. Tänu sellele on tootmisel protsessid paremini kontrollitavad. Tuhk on liiga ebamäärane, täna ühesugune, homme natuke teistsugune ja siis on raske tagada ühtlast kvaliteeti.

Protsess on keeruline

«Teine mure on see, et kogu see protsess on hästi õrn,» rääkis Tamm. Kui segu valmistajad retseptiga hommikul alustavad, siis on seal palju muutujaid: peale puhta materjali ja täpsete koguste on tähtsad õhurõhk, õhuniiskus ja temperatuur. Kui valmistamise käigus midagi viltu läheb, siis läheb kogu partii raisku.

Materjal peab kerkimisega samal ajal ka kivistuma: kui kivistub liiga ruttu, siis ta ei kerki. Kui aga kerkib liiga ruttu, siis ta on seest tühi. «See on nagu hea pagar, kes küpsetab hea saia. Kui keegi vahepeal ahjuukse lahti teeb, vajub sai kokku või tuleb plönn, mis pole kerkinud. Seda võib ka poorbetooniga juhtuda, aga Baurocil on praagiprotsent praegu alla kahe protsendi,» sõnas teadur ning lisas, et protsessi keerukus teeb samas kogu asja ka väga põnevaks.

Säärased keerulised nõudmised innustavad ettevõtjaid teadlaste abi kasutama. Bauroc AS soovib välja arendada uudse poorbetooni, mille kaalu ja tugevuse suhe võiks olla senisest veel parem – materjal võiks olla kergem ja tugevam. Samas rõhutab ettevõtte esindaja, juhatuse liige ja tehase direktor Karmo Kapstas, et juba praegu nende pakkumises olevad paremad ehitusplokid on säärase soojapidavusega, et nendest ehitatud hoone ei vaja lisasoojustust.

Kuid loorberitele puhkama ei saa jääda, paigalseis on tagasiminek. «Ikka on soov katsetada, kas on võimalik materjali soojapidavust veelgi parandada. Selline pidev piiride nihutamine ja heas mõttes akadeemiline uudishimu on edasiviiv jõud,» sõnas Bauroci tehase direktor Karmo Kapstas. Millist tulemust siis piiride nihutamisega loodetakse? «Täpset piiri on alati raske tõmmata. Samas kui uuringute tulemusena leiame võimaluse toota sama tugevat, aga 25% soojapidavamat poorbetooni, on see samuti väga hea tulemus,» rääkis Kapstas.

«Ideaal oleks see, et materjal ei kaaluks midagi ja kannataks kõike,» naeris Tarmo Tamm samale küsimusele vastates,  «kuid see on muidugi fantaasiavaldkond.» Teadur rääkis ka, miks ideaali on raske saavutada – soojapidavus tuleb hõreduse arvelt, ehk mida rohkem on plokis õhku sees, seda paremini peab ta sooja.

Euroopa juhised nõuavad samal ajal soojapidavuse tõusu ja siin ongi vastuolu selles, et kui panna betooni väga vähe materjali, siis saab väga hea soojapidavuse, aga betoon ise ei saa eriti tugev olla. «Me üritame praegu selle vähese materjali teha tugevamaks ja saada kätte selle piiri, mis ettevõtet huvitab,» sõnas Tamm.

Ettevõte kavatseb kasutada uut materjali samades valdkondades ja turgudel, kus senist toodangut. «Kasutusvaldkond jääb samaks, st materjal on mõeldud majade soojapidavate ja kandvate välisseinte ehitamiseks,» rääkis Karmo Kapstas. Tehase direktori sõnul läheb praegu toodangust pool kodu- ja pool välisturule, sealjuures on viimastel aastatel ekspordi osakaal tänu nõudluse suurenemisele oluliselt kasvanud.

Tamm viitas laual olevatele proovitükkidele ja rääkis, et need on tehtud justkui sama retseptiga, aga saadud on väga erineva survetugevusega tükid. Nüüd tulebki välja selgitada, mis on nende täpsemad erinevused.

Teaduse praktiline rakendamine

Tartu ülikooli tehnoloogiainstituudi materjaliteaduste vanemteaduri sõnul tehakse instituudis pidevalt ettevõtetega koostööd ning kaasa saavad lüüa ka kõigi tasemete üliõpilased – see on hea võimalus koolis omandatut praktiliselt rakendada. «Muuhulgas peakski selle projektiga seoses järgneva kahe nädala jooksul valmima juba üks bakalaureusetöö,» sõnas Tamm. Selle töö tõttu on projekti tarvis juba ka hulk tööd tehtud.

Praegu valmistatakse erinevaid proove ning vaadeldakse neid elektronmikroskoobi all. «Üritame aru saada, millised struktuurielemendid annavad vajaliku tugevuse,» kirjeldas Tamm. Laual on erinevad proovid, erineva tiheduse ja erineva tugevusega. Teadlane näitab ka mikroskoobivõtteid, kust paistavad ulmelised maastikud. «Üks põhjus, miks see mulle meeldib, on see, et minu arust on need proovid väga dekoratiivsed,» muigas vanemteadur.

Ettevalmistamisel on ka tehnoloogiainstituudi keldrisse ehitatav autoklaavi laborimudel. «See, et saada siin tehasega analoogilisi tulemusi, saab kõige keerulisem olema,» rääkis Tamm. Võimalikult sarnaste tulemuste saamiseks tuuakse ka materjal tehasest.

Teadur rääkis, et ühelt poolt ongi keeruline poorbetooni valmistamisel kõigi tingimuste ja koostisosade koosmängu täpselt selliseks sättida, et tulemus saaks hea, teisalt on protsessi keerukusest ka kasu. Kui mõni ettevõte ei tea isegi päris täpselt, mida ja kui palju ta oma toodangusse paneb, siis Bauroc on protsessi keerukuse tõttu palganud Lätist haritud peatehnoloogi. Tarmo Tamm kiidab, et peatehnoloog on tootmise viinud heale tasemele ja tänu sellele on ka tehasetingimused laboris lihtsamini korratavad.

Vahel on ettevõttel siiski ka välist abi vaja. «Et poorbetooni omadusi veelgi parandada, vajame suuremat laboratoorse analüüsi võimet, kui meil endal on kasutada. Sellepärast pöördusimegi Tartu ülikooli poole,» selgitas tehase direktor ning lisas, et juba praegu on seni toimunud kohtumiste käigus tekkinud mitmeid mõtteid ja ideid, mida ettevõte on saanud osaliselt tootmises ära kasutada.

Ülikooli koostöö ettevõtetega

Tehnoloogiainstituudi vanemteaduri Tarmo Tamme sõnul on ettevõtetega koostööl omad eripärad, nii on näiteks teadlased harjunud väga täpseid mõisteid kasutama, kuid ettevõtetes on välja kujunenud oma kõnepruuk. Bauroci puhul küll säärast muret polnud. Teisalt võiks ka ülikoolipoolne asjaajamine natuke kiirem olla, näiteks venis projekti ametliku alguse eeltingimuseks olnud arve väljastamine pea kuu aega.

Ka Bauroci jaoks pole teadlastega koostöö midagi võõrast, asutus on välja kasvanud kunagisest autoklaavse silikaatbetooni teadusliku uurimise ja projekteerimise instituudist ning algusaegadel korraldasid projekteerimist ja tootmist instituudi teadus-tehnilised töötajad. Uuemal ajal tellitakse aga teaduslikud uuringud ja tehnilised katsed väljastpoolt.

Karmo Kapstas soovitas ettevõtjatel ülikooli esindajatega lihtsalt kokku saada, tutvustada oma vajadusi ja tutvuda ülikooli võimalustega. Reeglina ei teata, mida ülikool võib ettevõtetele pakkuda, ja ülikoolil ei pruugi olla head ülevaadet, mida ettevõtjad võivad vajada. Säärasest koostööst võidavad mõlemad: ettevõte saab uusi lahendusi ja ideid ning tootearendust, ülikool saab võimaluse suhelda n-ö praktikutega, kes teavad väga hästi, kuidas tehase töö ja tootearendus praktikas toimib.