Заменители цемента — это материалы, которые могут в некоторой степени заменить цемент для улучшения различных свойств, таких как прочность и долговечность. Использование заменителей цемента, как правило, поощряется из-за экологических преимуществ, получаемых за счет их отклонения от потока отходов, снижения энергии, необходимой для их повторного использования (по сравнению с производством цемента), и сохранения сырья. такие как диоксид кремния, оксид алюминия и оксид железа. Фактически, при производстве цемента, используемого в США, образуется столько же парниковых газов, сколько при эксплуатации 22 миллионов автомобилей. Кроме того, США импортируют около 20% своего цемента, что увеличивает его стоимость и тратит много энергии. Новости экологического строительства.
Инспекторы чаще сталкиваются с заменителями цемента в тяжелом строительстве, а не в жилищном строительстве, где подрядчики менее знакомы с их использованием. Заменители цемента отличаются от заменителей заполнителей, таких как молотый каучук и молотое стекло, и добавок к бетону, таких как агенты захвата воздуха и пластификаторы. Инспекторы не смогут визуально идентифицировать бетон, в смесь которого были включены заменители бетона.
Наиболее распространенными заменителями цемента являются:
Дым кремнезема, также известный как микрокремнезем, является побочным продуктом сгорания кварца, угля и древесной щепы при производстве металлического кремния. диоксид кремния улучшает прочность на сжатие, прочность сцепления и сопротивление истиранию бетона. До 1970-х годов его выброс в атмосферу был разрешен, но экологические проблемы в конечном итоге вынудили его собирать и выбрасывать на свалки. Затем использование микрокремнезема стало экономически выгодным для различных применений, главным образом в высокопрочном бетоне. Состоящая из мелких частиц диоксида кремния, размер которых составляет примерно одну сотую от размера средней частицы цемента, микрокремнезем является предпочтительным заменителем цемента там, где важна высокая прочность, например, в высотных зданиях. Цемент, содержащий микрокремнезем, выглядит темнее обычного цемента. Хотя при работе с чистым дымом кремнезема следует надевать респиратор, смесь дыма цемента и кремнезема не считается опасной для человека.
Летучая зола представляет собой тонкий, легкий, стеклообразный остаток, образующийся при сжигании молотого или пылевидного угля. Подрядчики считают, что летучая зола способствует лучшему течению цемента в шлангах насосов и делает его более пригодным для обработки вручную. Он включает значительное количество диоксида кремния и оксида кальция, оба из которых являются естественными компонентами угленосных пород. Смешанный с цементом во время строительства плотины Гувера в 1930-х годах, только в 1980-х годах его использование в строительстве стало обычным явлением. Существует два типа летучей золы:
Летучая зола класса C получается при сжигании более молодого лигнита или полубитуминозного угля, она содержит значительно больше извести и является более прочной, чем ее альтернатива, летучая зола класса F. Это предпочтительнее для проектов зеленого строительства и является стандартным типом летучей золы, используемым в жилых помещениях. Инспекторы могут определить этот тип заменителя цемента по его желтовато-коричневому, желтовато-коричневому или иногда оранжевому цвету.
Летучая зола класса F образуется в результате сжигания более твердого и старого антрацита и битуминозного угля. Чрезмерный углерод, на который может указывать темная окраска цементной смеси, означает, что уголь не был полностью обожжен, что может снизить морозостойкость бетона.
Летучая зола содержит ряд опасных минералов, таких как ртуть, кадмий, мышьяк, свинец и селен. Существует мало доказательств того, что эти вещества могут выщелачиваться из бетона, хотя утилизация и повторное использование цемента, содержащего летучую золу, вызывает проблемы со здоровьем.
Шлак является побочным продуктом производства чугуна и стали в доменных печах. Преимущества частичной замены цемента шлаком заключаются в повышении долговечности, снижении стоимости жизненного цикла, снижении затрат на техническое обслуживание и большей устойчивости бетона. Расплавленный шлак охлаждают в воде, а затем измельчают в мелкий порошок. Шлак используется в очень высоких концентрациях, часто занимая более половины всего состава цемента. Энергия, необходимая для измельчения и транспортировки шлака, делает его менее энергоэффективным, чем летучая зола, но лучше, чем портландцемент. Шлакобетон обладает отражающими свойствами и светлее по цвету, чем летучая зола и микрокремнезем, и вначале может иметь сине-зеленую окраску, которая обычно исчезает в течение недели. Это обесцвечивание, известное как «озеленение», не исчезнет, если шлак используется в бассейнах или других влажных местах.
щелочно-кремнеземная реакция, при которой растрескивание и расширение бетона происходит в результате взаимодействия между высокощелочным цементом и заполнителями с высоким содержанием кремнезема. Большая часть щелочности может быть удалена за счет действия шлака, в то время как летучая зола класса F также эффективна;
коррозия, при которой соли против обледенения мигрируют через поры в бетоне, вызывая коррозию арматурной стали и арматуры. Заменители цемента смягчают эту коррозию, удаляя гидроксид кальция, который делает бетон проницаемым; а также
воздействие сульфатов, при котором бетон подвергается воздействию сульфатов, содержащихся в некоторых засушливых почвах, морской воде и сточных водах. Бетон, содержащий летучую золу или состоящий более чем на 60% из шлака, эффективно ограничивает воздействие сульфатов.
Таким образом, заменители цемента используются для улучшения определенных качеств цемента и снижения экологических и финансовых затрат на производство цемента.
5 зеленых заменителей бетона
Как часто вы сегодня сталкиваетесь со строительством, в котором не используется бетон? Не многие, я полагаю. От зданий до мостов, от квартир до воздуховодов, сегодня бетон в прямом и переносном смысле является прочным фундаментом наших городов. Массовая миграция в города, начавшаяся во время промышленной революции, привела к острой необходимости в более быстрых и долговечных средствах строительства. В конце концов, сталь и бетон стали наиболее широко используемыми строительными материалами: ежегодно производится около 10 миллиардов тонн.
Несмотря на свою долговечность, универсальность и неоспоримое присутствие в окружающей среде, бетон является основным источником выбросов парниковых газов, и это может означать только плохие новости для климата. Сегодня строительная индустрия должна давно извиниться перед природой, и использование более экологичных заменителей бетона может привести к значительному прогрессу. Нам, архитекторам и дизайнерам, всегда напоминают о нашей социальной ответственности и подталкивают к поиску устойчивых дизайнерских решений.
This article discusses five substitutes that ace the sustainability charts over concrete and can be an alternate solution that offers a lower environmental impact.
1. ЯБРИТ
Производство цемента, важнейшего компонента бетона, может быть связано с производством CO2 как непосредственно, так и в результате сжигания ископаемого топлива. Замена цемента другим материалом может сделать бетон более устойчивым материалом.
Летучая зола — это побочный продукт сжигания угля, который иначе выбрасывается на свалки. Золобетон является более экологичной альтернативой бетону, в котором около 97% его компонентов заменяется переработанным материалом, что позволяет отказаться от использования традиционного цемента. Он не только снижает затраты, но и обеспечивает большую прочность и долговечность по сравнению с традиционным бетоном. Летучая зола также уменьшает усадку и проницаемость бетона и делает его устойчивым к щелочно-кремнеземным реакциям. Пескобетон имеет широкий спектр применения и может использоваться в мостах, тротуарах, насыпях, дорогах и зданиях.
Летучая зола ©www.ashcretech.com
2. ПЕРЕРАБОТАННЫЙ ПЛАСТИК
Пластик бесспорно присутствует в нашей повседневной жизни, в отличие от любого другого материала. Таким образом, небиоразлагаемые пластиковые отходы сегодня создали хаос в окружающей среде. Использование переработанного пластика в строительстве — это стратегический способ сократить выбросы парниковых газов при расчистке заполненных пластиком свалок. Пластиковые отходы легко перерабатываются и заменяют 20% заполнителей в бетоне. Сформированный таким образом бетонный блок с пластиковым наполнителем легче, хотя его использование в более высоких конструкциях может быть сомнительным.
Также можно отметить, что только 9% всего производимого пластика могут быть переработаны, и поэтому новые технологии предполагают широкое использование неперерабатываемого пластика в различных фасадах строительства. В настоящее время она набирает обороты в области дорожного строительства. Тем не менее, повторное использование пластика было бы не чем иным, как чудом для нашей окружающей среды.
Пластиковые кирпичи из использованных бутылок из-под воды ©www.expertskiphire.co.uk
3. ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ БЕТОН
Конопля — это быстрорастущий возобновляемый ресурс. Чтобы представить это в перспективе, для выращивания требуется около четырех месяцев, и его можно собирать бесконечно, в отличие от лесов, и он практически не требует воды, химикатов или топлива. Конопляный бетон является относительно новой биоразлагаемой альтернативой бетону. Волокна конопли при смешивании с известью и водой создают материал, похожий на бетон, но более легкий и прочный. Известь выделяет примерно на 80% меньше углерода по сравнению с традиционным цементом, поэтому можно сказать, что Hempcrete дает отрицательный результат на углерод. Он обеспечивает естественную изоляцию и гибкость конструкции. Одним из недостатков этого материала является то, что его нельзя использовать в несущих стенах, так как он долго затвердевает. Тем не менее, новые инновации позволили разработать пенобетонные блоки, которые можно использовать в качестве кирпичей для строительства.
Конопля придает стенам определенную естественную текстуру, которую можно усилить как архитектурное качество.
Стены из конопляного бетона ©www.archdaily.com
4. ФЕРРОК – СТАЛЬНАЯ ПЫЛЬ
Сокращение, повторное использование и переработка — это ключевая «мантра» устойчивого будущего. Ferrock, версия бетона из стальной пыли, использует переработанные отходы металлургической и стекольной промышленности для создания экологически чистых строительных блоков. Он в пять раз прочнее обычного бетона и может выдерживать большее сжатие перед разрушением, что делает его потенциальным материалом, способным противостоять движениям земли, вызванным землетрясениями или промышленной деятельностью. Так что еще в магазине для этого материала? Помимо превращения тонн отходов стальной пыли в полезный материал, феррок имеет большую и более экологичную пользу по сравнению с цементом. Он требует большого количества углекислого газа при затвердевании, таким образом поглощая и улавливая парниковый газ, что делает его углеродоотрицательным материалом. Все еще в процессе исследований, он имеет потенциал для использования в основном строительстве.
©www.coolthings.com Куполообразная конструкция, полностью сделанная из стальной пыли (Ferrock) ©www.archdaily.com
5. МИЦЕЛИЙ – ГРИБЫ
Если вы не уверены, что правильно прочитали заголовок, прочтите его еще раз. ДА! Гриб — следующая наиболее многообещающая технология, которая уменьшит наш экологический след и проложит путь к устойчивому миру. Мицелий — это корневое волокно грибов, которое проходит под землей. Они могут расти вокруг других органических материалов, таких как солома, и после сушки и обработки могут быть превращены в строительный материал любой конкретной формы или формы. Кирпич-мицелий намного легче и прочнее, устойчив к огню, воде и плесени. Этот органический материал имеет более широкое применение и только делает первые шаги в мире строительства. В настоящее время он используется в качестве упаковочного материала, художественных инсталляций и других продуктов в меньших масштабах. В 2014 году группа под названием «Живые» возвела первую кирпичную башню из мицелия. Преимущества крупномасштабных приложений были бы бесчисленны.
Башня с мицелием от The Living ©www.6sqft.com Мебель от Себастьяна Кокса и Нинелы Ивановой из отходов древесной стружки и мицелия Fomesfomentarius ©www.criticalconcrete.com
Существуют различные другие природные материалы, которые тестируются, экспериментируются и исследуются для замены бетона. Бамбук, утрамбованная земля, тимберкрет, глина, соломенные тюки, травяной бетон, пробка и шерсть — вот лишь некоторые из множества инноваций.
Стремление к развитию подхода «от колыбели до колыбели» в строительной отрасли сегодня является неотъемлемой частью. Испытание нетрадиционных строительных материалов только откроет больше возможностей для перехода к лучшему будущему, достаточно сбалансированному.