Экологичные достижения в области бетона как альтернатива гражданскому строительству
Исследователь из USP São Carlos работает над уменьшением экологического ущерба от цемента, на который приходится 5% мировых выбросов CO2.
Изображение: annawaldl через Pixabay / CC0
На цемент приходится 5% выбросов углекислого газа (CO2) в мире. Это также второй по потреблению материал на планете, уступающий только воде. Несмотря на преимущества, его массовое присутствие в гражданском строительстве подразумевает большой экологический ущерб. Профессор Бруно Луис Даминели из Института архитектуры и урбанизма (IAU) USP в Сан-Карлос работает над устойчивыми формами бетона со времени получения докторской степени, которая проходила в Политехнической школе USP (Poli), со стажировкой в Королевский технологический институт (Швеция).
- Цемент: знать происхождение, важность, риски и альтернативы
В своей докторской диссертации исследователь разрабатывал бетонные смеси с низким содержанием цемента. То есть он создавал более мягкие составы для бетона - в основном состоящие из воды, цемента, песка и гравия - без ущерба для его характеристик. Исследователь изучал, как уменьшить зазоры между агрегатами, входящими в смесь. Чем больше зазоров между ними, тем больше цемента нужно использовать для их заполнения. Точно так же, чем меньше пустот, тем меньше требуется цемента.
Используя два разных метода (упаковка и диспергирование частиц), Damineli уменьшил зазор между заполнителями и уменьшил количество цемента, используемого в бетоне, на 75% по сравнению с бетоном хорошего качества, производимым на рынке. «В лабораторных испытаниях это сокращение очень велико, так как контроль над испытаниями и используемыми материалами больше. Даже в этом случае, на практике, мы думаем, что можно уменьшить на 50% без снижения прочности бетона », - говорит он. Результаты позволили ученому занять 1-е место в Starkast Betong в 2012 году в дополнение к награде USP Highlight Thesis Award 2015 года.
Иллюстративная схема: а) пустот между заполнителями в обычном бетоне, содержащем гравий (серые кружки) и песок (желтый); б) уменьшение пустот в бетоне с более высокой степенью упаковки (Авторы: Бруно Даминели)
Без гравия: прототип дома из переработанного заполнителя
Второй аспект устойчивости бетона, с которым работает компания Damineli, - это замена гравия переработанными заполнителями. «Проблема в том, что переработанный заполнитель слабее природного, и, чтобы компенсировать это, обычно увеличивают содержание цемента в смеси, а также еще больше усиливают воздействие на окружающую среду», - критикует профессор.
Поэтому его текущая задача - подумать о том, как сохранить прочность «устойчивого бетона». Для этого он уже подписал соглашение с национальной компанией о строительстве прототипа дома, начало которого запланировано на август 2019 года, с использованием переработанного заполнителя. Идея состоит в том, чтобы проанализировать, в какой степени этот материал можно использовать, поддерживая хорошее соотношение между количеством цемента в смеси и механическими характеристиками, то есть без ущерба для его прочности.
В 2017 году Даминели уже публиковал статью, в которой описывается использование переработанных заполнителей с низкой дозой цемента. В прототипе дома проводится несколько испытаний, чтобы добиться наилучшего соотношения между содержанием цемента и характеристиками. Если испытания пройдут успешно, то воздействие на окружающую среду основного материала, используемого в строительстве, резко снизится.
