Оформите заявку на сайте. Наш менеджер свяжется с вами для уточнения деталей.
Инженеры Университета Райса (США) создали достойную альтернативу использования цемента при производстве бетона. Появилась реальная возможность сделать бетон практически экологически чистым продуктом применяя летучую золу вместо цемента.
В настоящее время при производстве бетона используют портландцемент 60-70% от общего состава бетонной смеси, но что если использовать летучую золу вместо портландцемента. При использовании летучей золы получается эффект - 2 в одном (2 in 1), а именно, отсутствие выделений CO2 и экономичное решение при тех же химических характеристиках, что и при использовании портландцемента.
По данным Национальной ассоциации сборных железобетонных конструкций, производство цемента составляет почти 5% мировых выбросов CO2
Рассмотрим более подробно.
Летучая зола, представляет собой продукт результата сжигании угля и мелких частиц сжигаемого топлива, которые покидают угольные котлы вместе с дымовыми газами. Она очень легкая и похожа на пыль (Рис.1). Пепел, который остаётся на дне котла, называется донной или нижней золой. На ее основе американские исследователи сделали экологически чистый экономичный бетон.
По данным Американской ассоциации по проблемам угольной золы около 43 % отходов сжигания угля перерабатывается. В Европе по оценке Европейской ассоциации по утилизации продуктов горения угля около 43 % летучей золы используется для производства строительных материалов. В России перерабатывается лишь 4-5 % угольной золы.
«Промышленность обычно смешивает от 5 до 20 % летучей золы в цемент, чтобы сделать ее зеленой, но значительная часть смеси по-прежнему остается цементом», - говорится в релизе, доцент кафедры гражданской и экологической инженерии и материаловедения и наноинженерии Роузбех Шахсавари.
Более ранние попытки заменить портландцемент на другую вяжущую смесь требовали дорогостоящих активаторов на основе натрия. Его обилие полностью снижала экологическую выгоду альтернативы. Поэтому ученые искали другой рецепт смеси. Специалисты из Университета Райса воспользовались статистическим методом Тагути1, чтобы определить оптимальную композицию вещества. По словам участника исследования Роузбеха Шазавари (Rouzbeh Shahsavari), это улучшило структурные свойства композитов и привело к балансу летучей золы, диоксида кремния, оксида кальция и пятипроцентного натриевого активатора.
Шахсавари отмечает, что во время исследования было несколько проблем.
«[Одна из] наших двух основных проблем заключалась в том, как не использовать портландцемент и при этом по-прежнему получать достаточные механические свойства (поскольку летучая зола обычно смешивается с портландцементом в определенной пропорции)», - объясняет он по электронной почте. Другая проблема, с которой столкнулась команда, заключалась в том, чтобы «использовать как можно меньше активаторов, поскольку они дороги, а также не могут быть доступны в изобилии», - добавляет он.
В настоящее время исследователи находятся в процессе подачи заявки на патентную защиту и изучают экономические способы расширения своего процесса.
«Наша работа обеспечивает жизнеспособность проекта для эффективной и рентабельной активации этого типа летучей золы с высоким содержанием кальция, прокладывая путь для экологически ответственного производства бетона», - говорится в заявлении Shahsavari. «Будущая работа будет оценивать такие свойства, как долговременное поведение, усадка и долговечность».
Исследователи надеются включить другие промышленные отходы в цементные материалы, в конечном итоге заменяя цемент.
«Мы надеемся, что расчетные и экспериментальные данные и стратегии данной работы обеспечат платформу для превращения других отходов, таких как шлак (из сталелитейной промышленности), рисовая шелуха в структурные связующие вещества, полностью заменив цемент», - добавляет он в своем письме.
Японский ученый Г. Тагучи в 1960 г. высказал мысль, что качество не может более рассматриваться как мера соответствия требованиям проектной/конструкторской документации. Соблюдения качества в терминах границ допусков недостаточно. Необходимо постоянно стремиться к номиналу, к уменьшению разброса даже внутри границ, установленных проектом. Метод Тагучи позволяет ранжировать приоритеты в программе управления качеством
Материалы были взяты из новостных источников:
Американское керамическое общество
Статья в журнале Журнал Journal of the American Ceramic Society от 13.06.2018
