Εύκαμπτο σκυρόδεμα από ξύλο, σκυρόδεμα από απόβλητα και ανακυκλωμένο σκυρόδεμα

25 Ιουνίου 2021

Το σκυρόδεμα είναι το δεύτερο στοιχείο που καταναλώνεται περισσότερο μετά το νερό και η παραγωγή του αποτελεί τη δραστηριότητα που συνεπάγεται την τρίτη μεγαλύτερη εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα, καθώς έπεται της αντίστοιχης εκπομπής που προκύπτει πρωτίστως από τις μεταφορές και δευτερευόντως από την παραγωγή ενέργειας. Δεδομένου ότι δεν υπάρχει τρόπος να ζούμε χωρίς αυτό (αφού το συγκεκριμένο υλικό έχει συμβάλλει καθοριστικά στην δημιουργία του ανθρωπίνως κτιστού κόσμου), τότε θα πρέπει να ξανασκεφτούμε την σύστασή του, την σύνθεση του  και τον τρόπο παρασκευή του. Ομάδες ερευνητών σε όλο τον κόσμο ασχολούνται με τη διαδικασία παραγωγής σκυροδέματος, με νέες τεχνικές και  με τη βελτιστοποίηση της σύνθεσης του.

Σε αυτό το σημείο, πρέπει να αναφερθεί ότι κατά την ανωτέρω διαδικασία, η παραγωγή τσιμέντου είναι αυτή  που προκαλεί τη μεγαλύτερη περιβαλλοντική επιβάρυνση. Καθώς η επεξεργασία του πραγματοποιείται σε  υψηλές θερμοκρασίες, απαιτείται κατανάλωση υψηλών επιπέδων ενέργειας. Για το λόγο αυτό, οι ερευνητικές ομάδες έχουν επικεντρωθεί στο να παράξουν σκυρόδεμα χωρίς τσιμέντο ή, τουλάχιστον, με πολύ λιγότερο τσιμέντο από αυτό που χρησιμοποιείται έως τώρα.

Μια ερευνητική ομάδα από το Ινστιτούτο Βιομηχανικής Επιστήμης του Πανεπιστημίου του Τόκιο, ήθελε να χρησιμοποιήσει το ανακυκλωμένο σκυρόδεμα ως σύνολο για να «βοηθήσει στην προώθηση της κυκλικής οικονομίας του σκυροδέματος», ενώ παράλληλα θα εργαζόταν ώστε να βρει μια εναλλακτική λύση για το τσιμέντο. Μετά από πολλούς πειραματισμούς, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η προσθήκη απορριμμάτων ξύλου (όπως το πριονίδι), εξυπηρετούσε το συγκεκριμένο σκοπό και είχε, μάλιστα, ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ενός υλικού με ανώτερη αντοχή σε κάμψη από αυτή του συμβατικού σκυροδέματος. Το ξύλο λειτουργεί κατ’ αυτό τον τρόπο επειδή αποκτά την ακαμψία του από ένα πολύπλοκο πολυμερές υλικό, τη λιγνίνη. Ουσιαστικά, η λιγνίνη γεμίζει τα κενά στο σκυρόδεμα και συμπεριφέρεται ως «κόλλα» με λίγο νερό, θερμότητα και πίεση.

Σύμφωνα με τον Yuya Sakai, εκ των συγγραφέων της ανωτέρω ομάδας, «Αυτά τα ευρήματα μπορούν να δώσουν ώθηση στην κίνηση προς μια πιο πράσινη, πιο οικονομική οικοδομική βιομηχανία, η οποία όχι μόνο μειώνει τα αποθέματα σκυροδέματος και ξύλου αλλά βοηθά, επίσης, στην αντιμετώπιση του ζητήματος της κλιματικής αλλαγής».

Η ομάδα πιστεύει ότι αυτό το πρωτοποριακό νέο υλικό θα μπορούσε να μειώσει δραστικά το κόστος κατασκευής, να μειώσει τις εκπομπές άνθρακα στον κτιριακό τομέα και να μετατρέψει τα απόβλητα σκυροδέματος και ξύλου σε πολύτιμο πόρο.

Όσον αφορά τη χρήση απορριμμάτων, το ανακυκλωμένο γυαλί χρησιμοποιήθηκε επίσης από Αυστραλούς ερευνητές για την κατασκευή πιο ανθεκτικού σκυροδέματος.

Μια έτερη  ομάδα επιστημόνων στο Πανεπιστήμιο του Swinburne, ανέπτυξε «εύκαμπτο» σκυρόδεμα, για το οποίο, μάλιστα, δεν απαιτείται να περιέχει τσιμέντο στην σύστασή του. Ο σκοπός ήταν να μειωθεί το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της βιομηχανίας τσιμέντου και να καταστεί βιώσιμο το πιο διαδεδομένο οικοδομικό υλικό στον κόσμο. Διαπιστώθηκε, λοιπόν, ότι αντικαθιστώντας το τσιμέντο με ιπτάμενη τέφρα (ένα υποπροϊόν των σταθμών παραγωγής ενέργειας με καύση άνθρακα) και προσθέτοντας πολυμερείς ίνες, το τελικά παραγόμενο υλικό θα μπορούσε να σκληρυνθεί σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό το σύνθετο γεωπολυμερές είναι, επομένως, πολύ πιο φιλικό προς το περιβάλλον.

Ο Behzad Nematollahi, εκ των συγγραφέων της μελέτης, δήλωσε: «Η παραγωγή αυτού του νέου σκυροδέματος απαιτεί περίπου 36% λιγότερη ενέργεια και εκπέμπει έως και 76% λιγότερο διοξείδιο του άνθρακα σε σύγκριση με το συμβατικό εύκαμπτο σκυρόδεμα από τσιμέντο. Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών μας έδειξαν ότι αυτό το νέο σκυρόδεμα είναι περίπου 400 φορές πιο εύκαμπτο από το κανονικό σκυρόδεμα, αλλά έχει παρόμοια αντοχή

Η κατασκευή σκυροδέματος με βιομηχανικά απόβλητα δεν είναι κάτι καινούργιο. Πριν από μερικά χρόνια, επιστήμονες στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Kaunas στη Λιθουανία ανέπτυξαν τη δική τους μέθοδο κατασκευής σκυροδέματος χωρίς τσιμέντο. Δεν κατέστη όμως δυνατό να επιτύχουν  την ίδια ευκαμψία.

Ο ερευνητής Vytautas Bocullo, που εργάστηκε στην ανωτέρω έρευνα, δήλωσε: «Αρχικά, η ιδέα ότι το σκυρόδεμα μπορεί να παραχθεί χωρίς τη χρήση τσιμέντου φαινόταν ουτοπική. Τώρα, μετά από αρκετά χρόνια εντατικής δουλειάς, καταφέραμε να αναπτύξουμε σκυρόδεμα με αλκαλικά, του οποίου η αντοχή σε θλίψη είναι 55MPa (ίδια με αυτή του συνηθισμένου σκυροδέματος). Αντί για τσιμέντο Πόρτλαντ, χρησιμοποιούμε βιομηχανικά απόβλητα με αλκαλικά προϊόντα – ιπτάμενη τέφρα, τέφρα βιοκαυσίμου, απόβλητα παραγωγής AlF3 κ.λ.π. Προσπαθούμε να χρησιμοποιήσουμε απόβλητα από την τοπική βιομηχανία, όπως απόβλητα από την παραγωγή φθοριούχου αργιλίου.

Θεωρητικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί οποιοδήποτε υλικό που περιέχει ενώσεις πυριτίου και αργιλίου, όπως σκωρία υψικαμίνου ή μετακαολίνη ή υλικό που προέρχεται από τροποποίηση του αργιλικού καολινίτη. Επεξεργασμένα με ειδικό αλκαλικό διάλυμα, αυτά τα υλικά αρχίζουν να λιώνουν και να δεσμεύονται παρόμοια με το παραδοσιακό τσιμέντο.»

Αυτό που είναι μοναδικό για το σκυρόδεμα του Πανεπιστημίου Swinburne είναι ότι η προσθήκη αυτών των μικροσκοπικών πολυμερών ινών στο μείγμα το κάνει τέτοιο, ούτως ώστε εάν το υλικό σπάσει, να μην θρυμματιστεί. Θα παραμείνει άθικτο ακόμη και με πολλαπλά κατάγματα. Ένα τέτοιο υλικό είναι ιδανικό για ζώνες και περιοχές οι οποίες πλήττονται συχνά από ακραία φαινόμενα , όπως σεισμοί και τυφώνες.

Τα στελέχη της «Delta Engineering – Σύμβουλοι Μηχανικοί», μέλος του Ομίλου «ΣΑΜΑΡΑΣ & ΣΥΝΕΡΓΑΤΕΣ», στο πλαίσιο της διαρκούς κατάρτισης και επιμόρφωσής τους και παρακολουθώντας στενά τις αναπτυξιακές εξελίξεις, τις τεχνικές νομοθετικές διατάξεις και μεταβολές και έχοντας μια σημαντική δραστηριότητα ως σύμβουλοι και μελετητές ποικίλων project, είναι στη διάθεσή σας για οποιαδήποτε πληροφορία, διευκρίνιση ή τεχνική υποστήριξη  για τα ανωτέρω θέματα.

Επιμέλεια κειμένου: Ταστζιάν  Χατζίκ | Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός Α.Π.Θ. | Τομέας Διαχείρισης και Επίβλεψης Έργων.

Πηγή: https://www.intelligentliving.co/

Πηγή εικόνας: Πανεπιστήμιο του Swinburne, Αυστραλία

Τελευταία άρθρα