A beton az egyik legrégebbi és legsokoldalúbb ismert építőanyag. Az ókori rómaiak betonból építettek vízvezetékeket, utakat és olyan ma is álló építményeket, mint a Colosseum és a Pantheon. Ma a betont szilárdsága, tartóssága és sokoldalúsága miatt gyakorlatilag mindenféle építési típusban használják.
Épületeink alapjainak, falainak, mennyezetének és padlójának kialakításához is a betont használjuk. A beton a világ néhány legmagasabb épületének, például a Burj Khalifa, a Shanghai Tower és a One World Trade Center szerkezeti magjaként szolgál. Parkolóházakat, járdákat, hidakat, repülőtéri kifutópályákat, autópályákat, gátakat és csatornákat építünk ebből az anyagból. Az egyetlen dolog, amiből az emberek évente többet használnak, mint a betonból, az a víz.
A betonnal az a probléma, hogy az ember által okozott szén-dioxid (CO2) kibocsátás egyik nagy szeletét pont a beton, pontosabban, a cementgyártás adja, a cement, ami a betonnak a kötőanyaga, amelyet a betonhoz adalékanyaggal és vízzel kevernek össze, az ember által kibocsátott CO2 körülbelül 7%-áért felelős évente.
A cementgyártás kétféle módon okoz CO2-kibocsátást. Először is, hatalmas mennyiségű fosszilis tüzelőanyagot égetnek el, hogy a kemencéket 1300 és 1650 °Celsius-fok közötti hőmérsékletre fűtsék. A második CO2 kibocsátási folyamat a gyártás során végbemenő, kalcinálásnak nevezett kémiai folyamatkor keletkezik.
A portlandcementet általában szilícium-dioxid, alumínium-oxid, kalciumvegyületek és vas-oxidot tartalmazó mészkő és agyag felhasználásával állítják elő. A kemencében a magas hőmérséklet hatására az összetevők összekeverednek, és ezáltal új vegyületek keletkeznek, amelyet klinkernek neveznek, és szilárd pellet formában jönnek létre. Amikor a cementkészítéshez felhasznált mészkő eléggé felforrósodik, akkor kalcium-karbonátra (CaCO3), CO2-ra, és kalcium-oxidra (CaO) válik szét.
Ha hozzáadjuk a nyersanyagok begyűjtéséhez, a cementgyárba szállításához, majd a késztermék elszállításához szükséges berendezések és járművek CO2-kibocsátását, akkor látható hogy a cementgyártás nagy mértékben járul hozzá az építőiparban keletkező CO2 szint növeléséhez.
A beton és cementgyártás szén-dioxid-kibocsátásának csökkentése érdekében a kutatók azt vizsgálják, hogyan lehetne csökkenteni a cementgyártáshoz felhasznált mészkő mennyiségét, ami csökkentené a CO2-kibocsátást, és hogyan lehetne a betont erősebbé tenni, úgy, hogy kevesebb kelljen belőle az építkezések során.
Íme néhány példa arra, hogy milyen fejlesztéseken dolgoznak, hogy környezetbarátabb, és fenntarthatóbb betont tudjanak előállítani.
Grafén hozzáadása a betonhoz
Az Exeteri Egyetem kutatói úgy találták, hogy a grafén beépítése a betonba erősebbé teszi azt. A grafén a szén egyetlen rétegben, hatszögletes rácsba rendezett atomokból álló szénforma. A grafén, amely 200-szor erősebb, mint az acél, rendkívül könnyű és rugalmas, kiváló hő és áramvezető, és gyakorlatilag áthatolhatatlan. Az új, “grafénes” beton kétszer olyan erős, mint a normál beton, és négyszer vízállóbb. A kutatócsoport nanotechnológiát alkalmazott, hogy a betonkeverékhez használt vízben grafént szuszpendáljon.
Gyökérzöldségek
A Lancaster Egyetem kutatói gyökérzöldségeket, például cukorrépát és sárgarépát használnak arra, hogy a betont erősebbé és tartósabbá tegyék. Az egyetem B-SMART projektjét az Európai Unió finanszírozza azzal a céllal, hogy új, intelligens cementtartalmú nanokompozitokat fejlesszenek ki a többfunkciós épített infrastruktúra számára.
A kutatócsoport a hagyományos portlandcementet a sárgarépa és a cékla rostjaiból vett nanoplateletekkel kombinálja. Amikor a nanoplateleket a portlandcementhez adják, az növeli a kalcium-szilikát-hidrát mennyiségét, amely a beton szilárdságáért felelős. Azáltal, hogy a beton erősebbé válik, kevesebb portlandcementre van szükség.
Amellett, hogy erősebb lesz, a cement mikroszerkezete is sűrűbb lesz, ami tartósabb és fenntarthatóbb betont eredményezhet. Az élelmiszeriparban keletkező hulladékanyagok felhasználásával a gyökérzöldség nanoplateletek beszerzése olcsóbb lenne, mint az olyan adalékanyagoké, mint a grafén.
Szénpernye felhasználásával készült beton
A Washingtoni Egyetemen a kutatók megtalálták a módját annak, hogy szénpernyéből olyan beton-összetevőt készítsenek, amelyhez nem szükséges a cement jelenléte. A szénpernye olyan hulladékanyag, amely akkor keletkezik, amikor a szénport energiatermelés céljából elégetik az erőművekben.
A kutatócsoport grafén-oxid segítségével manipulálta, és átrendezte a szénpernye atomjait és molekuláit. A módosított pernyét nátrium-szilikáttal és kalcium-oxiddal kombinálták, hogy egy szervetlen polimert hozzanak létre, amely kötőanyagként működik a cement helyett.
Keressen valamilyen témában
Cikkek amelyek érdekelhetik.....
Fenntartható építészet
Mi a biológiailag lebomló építőanyagok jövője ?
Lakásgenerál
A moduláris lakásépítés globális helyzete
Fenntartható építészet
Adatelemzés és fenntartható építészet: A jövő urbanizmusának útját egyengetve
Építészet
Milyen készségekkel és ismeretekkel kell rendelkeznie egy építésznek a modern építőiparban ?
Lakásgenerál
Mi az a vákuumszigetelt panel (VIP) ?
Lakásgenerál
Konyhai átalakítások olcsón
A konyhák az egyik legdrágább átalakítandó terület a lakásban az anyag- és munkadíjak miatt. De.....Olvassa el az egész cikket
Modern Építési Technológiák
Hogyan hoz létre egy mesterséges intelligencia új épületeket ?
Egy olyan világban, amely egykor az építőmesterek kézzel rajzolt tervrajzait tisztelte, ma már a mesterséges.....Olvassa el az egész cikket
Fenntartható építészet
Mik azok a szennyeződés-elnyelő téglák ?
A hagyományos téglák gyártása sok légszennyezést okoz. Ez nagyban hozzájárul a légszennyezéshez is. Felmerül a.....Olvassa el az egész cikket
Modern Építési Technológiák
Az építőmunkásoknak szánt exoskeletonok
A nem is olyan távoli jövő építőipari munkásai számára a "beöltözni" kifejezés arra utalhat, hogy.....Olvassa el az egész cikket
Modern Építési Technológiák
A modern építőipari technológiák átvételének kihívásai a kisvállalkozások számára, és tippek a technológia bevezetésre
Az építőipar az elmúlt években gyors átalakuláson ment keresztül, a modern építési technológiák bevezetésével, amelyek.....Olvassa el az egész cikket
Fenntartható építészet
Az európai építőipar gazdasági dinamikája és fenntarthatósági változásai a körforgásos gazdaság elvein keresztül
Az Európa robusztus gazdaságához hozzájáruló számtalan ágazat között az építőipar kulcsfontosságú. Évtizedeken át a hagyományos.....Olvassa el az egész cikket
Kert
Medence festése
A medencéjének idilli megjelenése - trópusi kék vagy csillogó fehér - talán már megfakult. És.....Olvassa el az egész cikket
Belsőépítészet
Minőségi konyhapultok anyagai
Rengeteg lehetőség kínálkozik a konyhai munkapult anyagok piacán, de általában 4-8 féle anyagból készítik a.....Olvassa el az egész cikket
Lakásgenerál
Fémtetőn keletkező lyuk kijavítása
Ha egy fémtetőrendszert megfelelően telepítenek, a várható élettartama felülmúlhatatlan. Az aszfaltzsindelyek átlagosan körülbelül 20 évig,.....Olvassa el az egész cikket
Belsőépítészet
Üvegszállal megerősített panelek (FRP panel) ismertetése
Az üvegszálerősítésű panelek, vagy FRP, üvegszállal erősített poliésztergyantából készült vékony, rugalmas műanyag panelek. Ezeket falakon.....Olvassa el az egész cikket