Бетон
Бетон — графеном . обогащенная добавка для бетона, [ 1 ] [ 2 ] это обеспечивает экономию затрат и выбросов CO 2 . Формула была разработана Национальными инженерными исследованиями и разработками (NERD) в сотрудничестве с Манчестерского университета Центром инноваций в области графена (GEIC) .
Лабораторные испытания и реальные проекты [ 3 ] показали, что Concretene обеспечивает значительные преимущества в прочности на сжатие, растяжение и изгиб, а также сокращает время отверждения и снижает проницаемость для воды и солей. Это позволяет достичь сопоставимых или более высоких характеристик бетонных смесей при использовании меньшего количества цемента.
Бетон добавляется на бетонном заводе, как и любая другая добавка, поэтому не требуется никакого дополнительного обучения или оборудования. Полученную смесь заливают, как любой другой бетон, и добавку можно использовать с >99% существующих бетонов. [ 4 ]
Фон
[ редактировать ]После воды бетон является наиболее широко используемым веществом на Земле. [ 5 ] но он имеет очень высокий углеродный след, что создает проблемы для строительного сектора на фоне необходимости повышения устойчивости отрасли. [ 6 ]
Бетон обычно состоит из песка, заполнителя, воды и цемента, и именно цементная часть бетона оказывает наибольшее воздействие на выбросы CO2 .
Примерно 14 миллиардов м 3 бетона заливают ежегодно в мире, [ 7 ] это соответствует более чем 32 миллиардам тонн или 1070 тоннам в секунду. Если бы бетон был страной, он был бы третьим по величине загрязнителем CO 2 в мире после Китая и США. [ 8 ] В основе этой проблемы лежит зависимость бетона от цемента. Чтобы удовлетворить этот огромный мировой спрос, производство цемента в настоящее время составляет около 150 тонн в секунду. В результате на мировую цементную промышленность уже приходится около 8% мировых выбросов CO2 . [ 9 ]
В 2021 году мировые выбросы при производстве цемента составят почти 2,9 миллиарда тонн CO2 . [ 10 ] Это вдвое превышает уровень, зарегистрированный в 2002 году. Более того, количество выбросов на тонну выбросов, известное как «углеродоемкость», также увеличилось в последние годы. [ 11 ]
История
[ редактировать ]В 2019 году Nationwide Engineering начала работать вместе с учеными и инженерами из Инновационного центра графеновой инженерии (GEIC), а также с учеными доктором Эндрю Фостером и доктором Ли Каннингемом с факультета машиностроения, аэрокосмической и гражданской инженерии Манчестерского университета. Вместе нашли способ значительно улучшить характеристики бетона, добавив в процесс гидратации графеновый состав. Увеличение производительности по сравнению с обычным бетоном было продемонстрировано в ходе лабораторных испытаний с добавлением Concretene, что позволило значительно снизить содержание цемента. [ 12 ]
В апреле 2021 года на площадке спортзала Southern Quarter в Эймсбери, Уилтшир, состоялась первая в мире заливка бетона с добавлением графена, разработанного с учетом требований устойчивого развития. [ 13 ] Впоследствии, в сентябре 2021 года, на GEIC была проведена вторая заливка, при этом рядом с объектом была установлена новая парковка/погрузочная площадка. [ 14 ]
в Манчестере Депо Мэйфилд стало площадкой для реализации следующего крупномасштабного проекта в октябре 2021 года — первого использования бетона на подвесном полу в рамках проекта Escape to Freight Island. [ 15 ] Палуба использовалась для катания на коньках. [ 16 ] катание на роликах и фан-зона для просмотра регби Шести наций. [ 17 ]
В декабре 2022 года NERD объявил о выделении 8 миллионов фунтов стерлингов от венчурной компании Local Globe. [ 18 ] для программы развития Concretene с целью коммерческого внедрения в строительную отрасль.
Характеристики
[ редактировать ]Жидкий бетон принимает твердую форму в результате химических реакций, известных как гидратация и гелеобразование, когда вода и цемент в смеси реагируют с образованием пасты, которая со временем затвердевает и затвердевает.
Графен имеет значение, действуя как механическая опора с очень большой площадью поверхности для начальной реакции гидратации, что приводит к лучшему связыванию в микроскопическом масштабе и придает готовому продукту повышенную прочность, долговечность и устойчивость к коррозии. [ 19 ]
Важно отметить, что для достижения существенного прироста производительности требуются только очень низкие дозы материала, в некоторых случаях всего лишь 0,01%. [ 20 ] Это означает, что Concretene также коммерчески выгоден, а оптовые затраты, как ожидается, будут соответствовать существующим добавкам, уже используемым в бетонной промышленности. [ 21 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лаварс, Ник (26 мая 2021 г.). «Первая в мире бетонная плита, обогащенная графеном, отлита в Англии» . Новый Атлас . Проверено 26 мая 2021 г.
- ^ «Графеновая добавка в бетон» . Австралийская ассоциация производителей графена . 04.09.2019 . Проверено 26 мая 2021 г.
- ^ Робсон, Стив (13 октября 2021 г.). « Секретный соус, сделанный в Манчестере, может изменить индустрию – и планету» . Манчестерские вечерние новости . Проверено 11 января 2023 г.
- ^ Более экологичный и дешевый бетон – как графен может решить проблему устойчивости строительной отрасли , получено 11 января 2023 г.
- ^ Гагг, Колин Р. (01 мая 2014 г.). «Цемент и бетон как инженерный материал: историческая оценка и анализ конкретного случая» . Инженерный анализ отказов . 40 : 114–140. doi : 10.1016/j.engfailanal.2014.02.004 . ISSN 1350-6307 .
- ^ Клаф, Харриет (14 октября 2022 г.). «11 крупных игроков присоединяются к призыву к созданию межотраслевой рабочей группы по устойчивому строительству» . Планирование, BIM и строительство сегодня . Проверено 12 января 2023 г.
- ^ «ГЛОБАЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ЦЕМЕНТА И БЕТОНА ОБЪЯВЛЯЕТ ДОРОЖНУЮ КАРТУ ПО ДОСТИЖЕНИЮ ИННОВАЦИОННЫХ «НУЛЕВЫХ» ВЫБРОСОВ CO2 К 2050 ГОДУ» . GCCA . Проверено 11 января 2023 г.
- ^ «Изменение климата: огромный источник выбросов CO2, о котором вы, возможно, не знали» . Новости Би-би-си . 17 декабря 2018 г. Проверено 11 января 2023 г.
- ^ «Изменения в бетоне: инновации в низкоуглеродистом цементе и бетоне» . Чатем-Хаус – Аналитический центр по международным делам . 13 июня 2018 г. Проверено 11 января 2023 г.
- ^ Боренштейн, Сет. «Выбросы углекислого газа от цемента незаметно удвоятся за 20 лет» . физ.орг . Проверено 11 января 2023 г.
- ^ «Цемент – Анализ» . МЭА . Проверено 11 января 2023 г.
- ^ «Практическое применение графенобетона» . Труды Института инженеров-строителей – Строительные материалы .
- ^ «Graphene@Manchester решает большую проблему бетона» . Graphene@Manchester решает большую проблему бетона . Проверено 11 января 2023 г.
- ^ «GEIC провела первую заливку бетона с низким содержанием CO2 на открытом воздухе» . Компания GEIC провела первую заливку бетона с низким содержанием CO2 на открытом воздухе . Проверено 11 января 2023 г.
- ^ «Секретный соус: как графен снижает затраты на строительство и выбросы CO2» . Секретный соус: как графен снижает затраты на строительство и выбросы CO2 . Проверено 11 января 2023 г.
- ^ Холт, Джеймс (12 ноября 2021 г.). «Небесный каток открывается в новой праздничной деревне Escape to Freight Island» . Манчестерские вечерние новости . Проверено 11 января 2023 г.
- ^ Фан-зона Чемпионата шести наций на Escape to Freight Island , получено 11 января 2023 г.
- ^ Боулс, Трейси (29 декабря 2022 г.). «Concretene цементирует свое будущее с помощью финансирования в размере 8 миллионов фунтов стерлингов» . thetimes.co.uk .
- ^ «Graphene@Manchester решает большую проблему бетона» . Graphene@Manchester решает большую проблему бетона . Проверено 12 января 2023 г.
- ^ Маколей, Томас (11 января 2023 г.). «Бетон имеет огромный углеродный след. Графен может изменить это» . ТНВ | Нейронный . Проверено 12 января 2023 г.
- ^ Бетонный персонаж
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Бетон» . Национальная инженерная группа . Проверено 26 мая 2021 г.