Города можно сделать сильнее и зеленее, используя цемент …

Цемент является одним из основных компонентов современной цивилизации, а также играет важную роль в величайших угрозах, с которыми сталкивается природа. На производство цемента приходится почти пять процентов мировых выбросов CO2. Ученые ищут способы уменьшить выбросы CO2. Команда исследователей из Массачусетского технологического института недавно обнаружила, что добавление вулканического пепла в цементную смесь укрепит конструкции, а также будет более экологичным.

В прошлом MIT работал над внедрением пластиковых бутылок и регулировкой уровня кальция для улучшения производства цемента. На этот раз они используют вулканический пепел, который имеет много преимуществ и недостатков в качестве ингредиента в рецептуре цемента. Вокруг любого активного или неактивного вулкана обильно можно найти вулканический пепел. Это нигде не используется. Но когда он превращается в пыль и смешивается с водой и некоторыми другими материалами, он образует пасту, похожую на цемент. Стефани Чин из Департамента гражданского и экологического строительства Массачусетского технологического института (CEE) заявила: «Для производства цемента требуется много энергии, потому что здесь задействованы высокие температуры, и это многоступенчатый процесс. Это основная мотивация, чтобы попытаться найти альтернативу. Вулканический пепел образуется при высоких температурах и высоком давлении, и природа выполняет все эти химические реакции для нас “.

Исследуя потенциал нового ингредиента, команда, возглавляемая Чином и другим соавтором исследования, Куналом Купвадэ-Патилом, начала с существующих данных о воплощенной энергии различных промышленных процессов, связанных с производством цемента. Это указывает на общую энергию, используемую для разрушения камней, цемента или производства бетона. Используя предоставленные данные, команда рассчитала общую воплощенную энергию для рецепта цемента, содержащего различные пропорции вулканического пепла. Пропорция колеблется от 10 до 50%. После этого команда произвела несколько образцов в лаборатории.

Исследователи также обнаружили, что, когда они смешали 50% традиционного цемента с вулканическим пеплом, который был измельчен в порошок с размером частиц 17 микрон, воплощенная энергия бетона, который образовался в результате, упала до 16%. Тем не менее, общая прочность материала была улучшена. Когда зола была уменьшена до размера частиц 6 микрон, это также значительно увеличило сопротивление и создало большую площадь поверхности для цементно-водной смеси. Теперь они стремятся применить знания в реальном мире. Они рассмотрели жилой район в Кувейте, который имеет 13 жилых домов и 14 коммерческих зданий, которые были сделаны из обычного портландцемента. Они использовали беспилотники над зданием, чтобы сделать снимки и провести измерения. Полученные данные были объединены с данными, полученными от местных властей.

Основываясь на своей предыдущей работе, ученые рассчитали, как можно изменить воплощенную энергию, в которой были созданы структуры с различными пропорциями вулканического пепла. Зола, как известно, очень распространена на Ближнем Востоке. Оптимальное количество, в котором поселились ученые, составило 30%. Они сказали, что это значительно уменьшит встроенную энергию, но все равно обеспечит необходимую силу. Ораль Буюкозтурк, профессор факультета гражданского строительства MIT (CEE), сказал: «Мы обнаружили, что бетон может быть изготовлен с использованием натуральных добавок с желаемыми свойствами и сниженной воплощенной энергией, что может привести к значительной экономии энергии. когда вы создаете район или город “.

Лучшая часть принятия этого подхода заключается в том, что он гибкий. Рецепт может быть скорректирован в соответствии с задачей, а количество вулканического пепла может быть изменено соответствующим образом. Буюкозтурк объяснил: «Вы можете настроить это. Например, если это транспортный блок, где ему может не потребоваться столько сил, как, например, для высотного здания. Тогда вы могли бы производить эти вещи с гораздо меньшим количеством энергии. Это здорово, если вы подумаете о том, сколько бетона используется во всем мире ».