Τσιμέντο ονομάζεται κάθε ουσία που ενώνεται με άλλα υλικά, μέσω ενός συνδυασμού χημικών διαδικασιών που οδηγούν στην πήξη του μείγματος. Λειτουργεί σαν συνδετικό υλικό και προσδίδει αντοχή στην δομή που κατασκευάζεται. Η χρήση τσιμέντων έχει ιστορία χιλιετιών, ωστόσο κομβική υπήρξε η έλευση της βιομηχανικής επανάστασης, όταν η νέα τεχνογνωσία και οι βελτιωμένες δυνατότητες παραγωγής οδήγησαν στην εμφάνιση του τσιμέντου Portland, του υλικού που χρησιμοποιείται μέχρι και σήμερα στις κατασκευές. Αργότερα, η καινοτομία στην ενίσχυση και σύνδεση των δομικών στοιχείων με την εφεύρεση του οπλισμένου σκυροδέματος, διαμόρφωσε τη μέθοδο με την οποία οικοδομήθηκαν οι κατασκευές του σύγχρονου κόσμου, συμπεριλαμβανομένων μεταξύ άλλων κτηρίων, γεφυρών, λιμανιών και δρόμων.

Κατά τη μεγάλη ανοικοδόμηση που διαδέχθηκε τον Β’ παγκόσμιο πόλεμο, το béton armé επικράτησε ως κύριο υλικό κατασκευής λόγω του χαμηλού κόστους παραγωγής του και της χαμηλής εξειδίκευσης που απαιτείται για τις εφαρμογές του, με τη διεύθυνση του όποιου κατασκευαστικού εγχειρήματος να εμπίπτει στις υποχρεώσεις των μηχανικών.

Εντούτοις τα εγγενή μειονεκτήματα του υλικού είναι πολυάριθμα και η ανάγκη της αποτελεσματικής τους αντιμετώπισης γίνεται ολοένα και πιο επιτακτική, με τη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος των κατασκευών από μπετόν να αποτελεί τον κοινό προσανατολισμό των καινοτομιών του χώρου.

Με δεδομένο ότι οι υποδομές που αναφέρονται παραπάνω απαντώνται παγκοσμίως, ίσως δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι το τσιμέντο συνιστά το δεύτερο αγαθό με την μεγαλύτερη κατανάλωση παγκοσμίως, μετά το νερό. Η παραγωγή του απαιτεί μεγάλες ποσότητες ενέργειας και στις εν λόγω διεργασίες αποδίδεται ένα σημαντικό ποσοστό των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Επιπροσθέτως, με το προσδόκιμο της ζωής των κατασκευών από μπετόν να ανέρχεται στα 50 χρόνια σε συνθήκες εργαστηρίου, η τελική απόσυρση γερασμένων και φθαρμένων κατασκευών εγείρει το ζήτημα της ρύπανσης που αφήνουν πίσω οι παροπλισμένες υποδομές από μπετόν.

Η έρευνα και ανάπτυξη των δομικών υλικών, επηρεασμένη από την επίκαιρη τάση ελαχιστοποίησης των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της κατασκευαστικής δραστηριότητας, προχωρά σε καινοτομίες που αποσκοπούν τελικά στην ανάπτυξη ενός νέου συστήματος δόμησης με αντίστοιχες δυνατότητες με το υφιστάμενο σε ότι αφορά την υλοποίηση υποδομών και μηδενικό ή ακόμα και αρνητικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα.

Σε αυτήν την κατεύθυνση, ερευνητές του πανεπιστημίου του Boulder στο Colorado, αξιοποιούν τις μεταβολικές διεργασίες ενός τύπου βακτηρίων (κυανοβακτήρια) για τη δημιουργία ενός νέου τύπου τσιμέντου, εισάγοντας τους εν λόγω μικροοργανισμούς σε μείγματα νερού και άμμου. Η επίδραση των βακτηρίων επιφέρει την πήξη του μείγματος και έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός συμπαγούς υλικού στο σχήμα του καλουπιού του, με αρκετή θλιπτική αντοχή για να στηρίξει το βάρος ενός ενήλικα σε κυβικό δοκίμιο όγκου 1 κυβικής ίντσας (16.4 κυβικών εκατοστών περίπου). Αυτή η διεργασία μπορεί να πραγματοποιηθεί με κοινή άμμο και διερευνώνται βελτιστοποιήσεις του μείγματος για αύξηση της αντοχής, η οποία ως επί του παρόντος υστερεί έναντι του σκυροδέματος. Ένα πολύ σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου αποτελεί η συνεχιζόμενη παρουσία αδρανών βακτηρίων στο υλικό μετά την παρέλευση της περιόδου τήξης και η δυνατότητα ενεργοποίησής τους εκ νέου, με τη δημιουργία σωστών συνθηκών θερμοκρασίας, υγρασίας και υλικών. Πειράματα που διενεργήθηκαν σε αδρανή δοκίμια εβδομάδες μετά τη δημιουργία τους, κατέγραψαν τη δυνατότητα του υλικού να διέλθει πολλαπλούς κύκλους πήξης και τήξης με ίδιο τελικό αποτέλεσμα.

Η δημιουργία των πρώτων υλών, η απαιτούμενη υλικοτεχνική υποδομή, οι μέθοδοι σχεδιασμού και υλοποίησης, ο κύκλος ζωής και η απόσυρση μιας κατασκευής είναι μερικές ευρείες περιοχές που θα μπορούσαν να αλλάξουν μέσα από τέτοιου είδους καινοτομίες. Οι πιθανές εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας μπορούν να αποτελέσουν κομμάτι της απάντησης στις περιβαλλοντικές προκλήσεις που σχετίζονται με όλες τις πτυχές της κατασκευής ως δραστηριότητα αλλά και ως υλικό αποτέλεσμα.

Σήμερα έχουμε δει περιπτώσεις πραγμάτωσης της επιστημονικής φαντασίας του παρελθόντος. Τα ‘έξυπνα’ ρολόγια που πολλοί φορούν, αποτελούσαν το 1965 στην τηλεοπτική σειρά StarTrek, τον εξοπλισμό ενός πολιτισμού που έχει κατακτήσει το διαστρικό ταξίδι και την τηλεμεταφορά. Το απτό παράδειγμα ενός έμβιου δομικού υλικού όπως αυτό που αναφέρθηκε παραπάνω έχει ξεφύγει από τη σφαίρα της φαντασίας και έχει μετουσιωθεί σε πραγματικότητα και εμπειρία, η οποία στο μέλλον θα οδηγήσει στην ένταξη της Κατασκευής σε ένα μοντέλο κυκλικής οικονομίας, πιο συμβατό με το περιβάλλον που τη φιλοξενεί.

Στη DeltaEngineering – Σύμβουλοι Μηχανικοί και τον Όμιλο Εταιρειών ΣΑΜΑΡΑΣ & ΣΥΝΕΡΓΑΤΕΣ, παραμένουμε ενημερωμένοι σχετικά με τις τεχνολογικές εξελίξεις και διαθέτουμε την τεχνογνωσία που μας επιτρέπει να εφαρμόζουμε συμβατικές αλλά και καινοτόμες λύσεις.

Με την πολυετή εμπειρία μας στην πρόβλεψη και αντιμετώπιση των ζητημάτων των κατασκευών παρέχουμε στους πελάτες μας ποιοτικές συμβουλευτικές υπηρεσίες, προσαρμοσμένες στις ανάγκες του έργου, που θα αναβαθμίσουν όλα τα στάδια του κύκλου ζωής του και θα προσδώσουν προστιθέμενη αξία στο τελικό αποτέλεσμα.

Τα στελέχη της «DeltaEngineering – Σύμβουλοι Μηχανικοί», μέλος του Ομίλου «ΣΑΜΑΡΑΣ & ΣΥΝΕΡΓΑΤΕΣ», είναι στη διάθεσή σας για οποιαδήποτε πληροφορία και διευκρίνιση για τα παραπάνω, εφαρμόζοντας όλες τις κατάλληλες τεχνικές και πρακτικές στην υλοποίηση των έργων σας.

Επιμέλεια : Νίκος Μπαντής / Διπλ. Αρχιτέκτων Μηχανικός / Τομέας Μελετών Εφαρμογής

Πηγές :

https://www.nytimes.com/2020/01/15/science/construction-concrete-bacteria-photosynthesis.html

https://www.pavillon-arsenal.com/en/signe/11989-can-we-cure-our-addiction-to-concrete.html

https://www.globalcement.com/magazine/articles/490-cement-101-an-introduction-to-the-worlds-most-important-building-material

Εικόνες :

https://www.economix.gr/2020/01/16/zontano-yliko-klini-rogmes-kegennai-nea-touvla/