Cement vyrobený sopečným popolom môže spôsobiť, že mestá budú silnejšie a ekologickejšie

Anonim

Cement vyrobený sopečným popolom môže spôsobiť, že mestá budú silnejšie a ekologickejšie

materiály

Nick Lavars

7. februára 2018

Výskumníci MIT hovoria, že vulkanický popol má množstvo výhod ako zložka receptúry na výrobu cementu (Credit: ammmit / Depositphotos)

Je to jeden z doslovných stavebných kameňov modernej civilizácie a trochu ironicky hrá dôležitú úlohu v jednej z najväčších hroziacich hrozieb. Výroba cementu je mimoriadne energeticky náročný proces, ktorý predstavuje približne päť percent svetových emisií CO2, takže vedci neustále hľadajú ekologickejšie spôsoby. Teraz tím z MIT zistil, že rozstrekovanie sopečného popola a jeho pridávanie do zmesi môže nielen robiť proces šetrnejším k životnému prostrediu, ale aj výsledné štruktúry silnejšie.

Začlenenie ožiarených plastových fliaš a úprava hladín vápnika sú len niekoľko spôsobov, akými sa výskumníci MIT snažili zlepšiť v minulosti v oblasti výroby cementu. Tentokrát sa obrátili na sopečný popol, ktorý podľa ich názoru má niekoľko výhod ako zložka receptúry na výrobu cementu. Je široko bohatá okolo aktívnych i neaktívnych sopiek, v súčasnosti nemáme skutočné využitie, a keď je redukovaná na prášok, má praktické prírodné vlastnosti, pokiaľ ide o väzbu s vodou a inými materiálmi, aby sa vytvorili cementovité pasty,

"Výroba cementu vyžaduje veľa energie, pretože sú spojené s vysokými teplotami a je to viacstupňový proces, " hovorí Stephanie Chinová z oddelenia civilného a environmentálneho inžinierstva (CEE) MIT. "To je hlavná motivácia pre snahu nájsť alternatívu: vulkanický popol sa vytvára pod vysokým teplotám a vysokým tlakom a príroda spôsobuje pre nás všetky tie chemické reakcie."

Pri skúmaní potenciálu tejto novej prídavnej látky začal tím vedený Chinom a spoluautorom štúdia Kunal Kupwade-Patil prechádzať nad existujúcimi údajmi o tom, čo sa nazýva "zosobnená energia" rôznych priemyselných procesov spojených s výrobou z cementu. To sa vzťahuje na celkovú energiu použitú na to, aby sa robili veci ako rozdrvenie horniny, vytvrdzovanie cementu alebo výroba betónu.

Pomocou týchto údajov tím vypočítal celkovú včlenenú energiu pre recepty z cementu obsahujúce rôzne pomery vulkanického popola, ktoré sa pohybovali v rozmedzí od 10 percent do 50. Potom odišli do laboratória, aby vyrobili niektoré vzorky.

Výskumníci zistili, že nahradenie 50 percent tradičného cementu so sopečným popolom až do veľkosti častíc 17 mikrometrov znižuje tvorbu energie výsledného betónu o 16 percent, hoci to brzdí celkovú pevnosť materiálu. Zníženie popola až na veľkosť častíc okolo šiestich mikrometrov značne zvýšilo jeho pevnosť tým, že vytvorila väčší povrch pre vodu a cement, aby sa viazali.

Potom sa snažili tieto poznatky aplikovať na skutočný svet a obrátili sa na okolie v Kuvajte, ktoré sa skladalo z 13 rezidenčných a 14 komerčných budov vyrobených z tradičného portlandského cementu. Používali lietadlá na prelet nad štruktúrami, zhromažďovanie obrázkov a meraní a spojili ich s údajmi od miestnych orgánov, aby vypočítali vkusnú energiu okolia.

Vychádzajúc z ich predchádzajúcej práce, vedci potom vypočítali, ako by sa mohla táto zmenená energia zmeniť, ak by boli štruktúry vytvorené s rôznym podielom sopečného popola, čo je na Blízkom východe veľmi rozšírené. Tridsať percent bolo množstvo, na ktoré sa usadili ako optimálne množstvo, čo podľa ich názoru výrazne zníži energiu, ale stále poskytuje potrebnú silu.

"To, čo sme zistili, je, že betón sa môže vyrábať s prírodnými aditívami s požadovanými vlastnosťami a redukovanou vstavanou energiou, ktorá sa pri vytváraní okolia alebo mesta môže premeniť na výrazné úspory energie, " hovorí Oral Buyukozturk, profesor na oddelení MIT pre civilné a environmentálne inžinierstvo (CEE).

Krása tohto prístupu spočíva v jeho flexibilite. Inžinieri dokážu jemne doladiť recept a zmeniť množstvo použitého vulkanického popola v závislosti od úlohy.

"Môžete to prispôsobiť, " vysvetľuje Buyukozturk. "Ak je to napríklad pre dopravný blok, kde nemusíte potrebovať toľko sily, ako napríklad vysokú budovu, takže by ste mohli produkovať tie veci s oveľa menšou energiou. množstvo betónu, ktoré sa používa vo svete. "

Tímový výskum bol publikovaný v časopise Journal of Cleaner Production.

Zdroj: MIT

Výskumníci MIT hovoria, že vulkanický popol má množstvo výhod ako zložka receptúry na výrobu cementu (Credit: ammmit / Depositphotos)