Задача сделать бетон более устойчивым сделала значительный шаг вперед благодаря работе группы австралийских исследователей. В Университете RMIT группа под руководством Чамила Гунасекара удалось разработать новую бетонную смесь с низким уровнем выбросов в котором используется 80% летучей золы и прудовой золы, что вдвое снижает содержание цемента по сравнению с нынешними версиями сырого бетона.
Ключ к этому успеху? Использование нанодобавок, изменяющих химию. этого материала, что позволяет увеличить процент зольности без ущерба для технических характеристик.
Важность переработки угольной золы
Летучая зола, или летучая зола, представляет собой остаток от сгорания угля. По оценкам, только в 2022 году угольные электростанции произвели более 1,2 миллиарда тонн этого материала. Несмотря на то, что многие страны отказываются от угля в пользу возобновляемых источников энергии, образующаяся до сих пор зола будет сохраняться десятилетиями и ее придется повторно использовать в больших масштабах.
Строительная отрасль уже использует кирпичи и бетон из угольной золы для сокращения выбросов CO2. Однако исследования Гунасекара и его команды (Я связываю это с вами здесь) может еще больше помочь отрасли сократить выбросы углекислого газа.
Не только летучая зола, но и прудовая зола.
Исследователи RMIT не просто повторно использовали летучую золу. Они также работали с прудовой золой, или прудовой золой, малоиспользуемой формой летучей золы, встречающейся в прудах-отстойниках возле электростанций. Этот материал требует минимальной обработки перед использованием.
По сравнению с летучей золой, прудовая зола мало используется в строительстве из-за ее различных характеристик. На плотинах Австралии и во всем мире находятся сотни мегатонн золы.
Чамила Гунасекара
Поэтому использование этого материала, считающегося опасным для окружающей среды, в качестве компонента здания является победой на всех фронтах.
Ассоциация развития Аши, Австралия
Нанодобавки для улучшения характеристик бетона с низким уровнем выбросов
«Включение ультрамелких нанодобавок значительно улучшает материал, увеличивая его плотность и компактность», — говорит Гунасекара. «Добавление нанодобавок для изменения химического состава бетона позволяет добавлять больше летучей золы без ущерба для инженерных характеристик».
Команда изготовила большие бетонные балки, используя летучую золу и прудовую золу в бетонной смеси с низким уровнем выбросов, продемонстрировав, что они соответствуют австралийским инженерным и экологическим нормам.
Прогнозирующая модель, гарантирующая долговечность с течением времени
Одной из проблем при использовании новых материалов является доказательство того, что они долговечны и не портятся быстро с течением времени. Чтобы решить эту проблему, исследователи RMIT разработали основанную на физике модель для прогнозирования долгосрочных характеристик бетонных конструкций с низким уровнем выбросов.
Модель, разработанная совместно с Йогараджа Элакнесваран Университета Хоккайдо в Японии, позволяет прогнозировать эффективность новых бетонных смесей с течением времени.
Благодаря результатам модели исследователи могут оптимизировать смеси, чтобы улучшить их производительность. «Например, мы можем видеть, как быстросхватывающиеся нанодобавки действуют как усилитель на ранних стадиях схватывания, компенсируя большое количество летучей золы и медленно схватывающегося олова», — объясняет Гунасекара.
Новый бетон с низким уровнем выбросов: на пути к широкомасштабному внедрению
Команда планирует использовать это цифровое моделирование, чтобы вселить уверенность в свои технологии и побудить сообщества и местные органы власти использовать бетон с низким уровнем выбросов.
Исследование, проведенное в Центре исследований промышленной трансформации ARC в рамках проекта TREMS (Преобразование переработанных отходов в инженерные материалы и решения для экономики замкнутого цикла), представляет собой важный шаг вперед на пути к более устойчивому строительному сектору.
Уменьшение вдвое содержания цемента в бетоне, одном из наиболее используемых материалов в мире, может оказать огромное влияние на сокращение выбросов парниковых газов. В то же время повторное использование огромного количества золы помогает решить давнюю экологическую проблему.
Теперь задача состоит в том, чтобы перенести эту технологию из лаборатории на строительную площадку, преодолев неизбежное сопротивление переменам и продемонстрировав ее осуществимость в больших масштабах. Но с такими многообещающими результатами бетон с низким уровнем выбросов вскоре может стать новым стандартом для строительной отрасли в Австралии и во всем мире.
