Замена составляющих цемента пеплом позволяет снизить энергопотребление.

По рецепту древних римлян:

примесь вулканического пепла делает бетон стабильнее и вместе с этим экологичнее. Если заменить составляющие цемента измельченной вулканической породой, то это позволит снизить потребление энергии и выброс СО2 при производстве строительных материалов почти на 20 процентов, считают исследователи. Еще один плюс: богатые залежи вулканического пепла есть по всему миру.

Бетон и его главную составляющую – цемент – можно назвать важнейшими строительными материалами для человечества. Редко какой материал использовали так часто. Но у цемента есть теневая сторона: при обжиге известняка выделяются огромные количества двуокиси углерода (CO2), в то же время производство требует больших объемов энергии. По оценкам, около 5 процентов выбросов СО2 приходится на производство цемента.

Учёные со всего мира ищут способы сделать бетон более экологичным. Особенно многообещающей кажется замена минимум одной составляющей цемента альтернативными материалами. Это может быть, например, примесь углеродных нанотрубок, которая способна сделать бетон стабильнее, или даже измельчённый пластиковый мусор.

Тест римского рецепта

Группа учёных под руководством Кунала Купваде-Патила из Массачусетского технологического института подсмотрели технологию у древних римлян. Более 2000 лет назад античные строители примешивали к бетону и цементу вулканический пепел, чтобы повысить долговечность и водостойкость зданий. Имеет ли римский бетон преимущества в отношении выброса СО2 и энергопотребления, до сих пор было неизвестно.

Вулканический пепел делает бетон более экологичнымЧтобы выяснить это, учёные протестировали различные рецепты изготовления бетона с использованием вулканического пепла. Для этого они измельчили вулканическую породу в порошок разного размера и заменили им от 30 до 50 процентов цемента в бетоне. Тесты на физическую устойчивость позволили изучить стабильность материала и рассчитать, сколько энергии требуется для производства, и сколько СО2 будет при этом выброшено.

Меньше энергии для производства бетона

Результат:

так же, как и во времена древних римлян, вулканический пепел положительным образом повлиял на стабильность бетона.

Чем тоньше был измельчён пепел, тем прочнее и устойчивее становился бетон. Однако, при более тонком измельчении энергоёмкость производства увеличивается. Но всё же замена цемента вулканическим пеплом улучшает общий энергетический баланс.

Во время теста, когда 40 процентов цемента заменили на тонко измельчённый вулканический пепел, энергопотребление снизилось на 16 процентов.

«Для производства цемента требуется большое количество энергии, так как ему необходимы высокие температуры, и оно представляет собой многоступенчатый процесс», — объясняет Стефани Чин из Массачусетского технологического института.
«Вулканический пепел уже образован при сильном жаре и высоком давлении – природа взяла на себя проведение нужных химических реакций».

Цемент с вулканическим пеплом для строительства жилых домов

Какое значение эта экономия имеет для целых зданий и жилых блоков, исследователи изучили на примере квартала города в Кувейте. Для 13 жилых и 13 коммерческих зданий они определили количество используемого бетона и рассчитали энергетический баланс. С помощью расчётных моделей учёные протестировали, как изменится количество необходимой энергии, если заменить до 50 процентов цемента измельчённым вулканическим пеплом.

Результат:

реализованная в лабораторных условиях экономия энергопотребления может быть использована целыми зданиями и кварталами.

По данным исследователей, благодаря добавлению вулканического пепла при строительстве 26 зданий потребовалось на 16 процентов меньше энергии. Значит, с помощью «римского рецепта» можно уменьшить выбросы СО2 и сэкономить электроэнергию.

К тому же, каменные образования вулканического пепла встречаются во многих частях мира — как возле активных вулканов, так и в местах первобытной вулканической активности. Так как этот материал раньше почти не использовался, его залежи довольно богаты и доступны.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше