بازیافت بتن سبز دو برابر خاکستر زغال سنگ برای ماندگاری ساخته شده است

بیش از 1.2 میلیارد تن خاکستر زغال سنگ توسط نیروگاه های زغال سنگ در سال 2022 تولید شد. در استرالیا، تقریباً یک پنجم کل زباله ها را تشکیل می دهد و برای دهه های آینده فراوان باقی خواهد ماند، حتی اگر ما به سمت انرژی های تجدید پذیر برویم.

در همین حال، تولید سیمان 8 درصد از انتشار کربن جهانی را تشکیل می دهد و تقاضا برای بتن – که از سیمان به عنوان یک عنصر اصلی استفاده می کند – به سرعت در حال رشد است.

مهندسان RMIT برای حل هر دو چالش، با نیروگاه لوی یانگ AGL و انجمن توسعه خاکستر استرالیا همکاری کرده اند تا 80 درصد سیمان را در بتن با خاکستر بادی زغال سنگ جایگزین کنند.

دکتر چامیلا گوناسکارا، سرپرست پروژه RMIT گفت: این نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی است زیرا بتن های کم کربن موجود معمولاً بیش از 40 درصد سیمان خود را با خاکستر بادی جایگزین نمی کنند.

گوناسکارا از دانشکده مهندسی RMIT گفت: افزودن نانو افزودنی‌های ما برای اصلاح شیمی بتن اجازه می‌دهد تا خاکستر بادی بیشتری بدون به خطر انداختن عملکرد مهندسی اضافه شود.

یافتن فرصت های جدید در خاکستر حوضچه نادیده گرفته شده

مطالعات آزمایشگاهی جامع نشان داده است که رویکرد این تیم همچنین قادر به برداشت و استفاده مجدد از خاکستر حوضچه با درجه پایین تر و کم استفاده – گرفته شده از حوضچه های ذخیره دوغاب زغال سنگ در نیروگاه ها – با حداقل پیش پردازش است.

نمونه های اولیه تیرهای بتنی بزرگ با استفاده از خاکستر بادی و خاکستر حوضچه ایجاد شده اند و نشان داده شده اند که استانداردهای استرالیا را برای عملکرد مهندسی و الزامات زیست محیطی برآورده می کنند.

گوناسکارا گفت: «هیجان‌انگیز است که نتایج اولیه عملکرد مشابهی را با خاکستر حوضچه با عیار پایین‌تر نشان می‌دهد، که به طور بالقوه منبع جدیدی را برای جایگزینی سیمان باز می‌کند که بسیار کم استفاده شده است».

در مقایسه با خاکستر بادی، خاکستر برکه ها به دلیل ویژگی های متفاوتش در ساخت و ساز مورد بهره برداری قرار نمی گیرد.

این حوضچه های خاکستر در معرض خطر تبدیل شدن به یک خطر زیست محیطی هستند و توانایی استفاده مجدد از این خاکستر در مصالح ساختمانی در مقیاس، یک پیروزی بزرگ خواهد بود.

فناوری مدل‌سازی جدید، انعطاف‌پذیری طولانی مدت بتن کم کربن را نشان می‌دهد

یک برنامه آزمایشی مدل‌سازی کامپیوتری که توسط RMIT با مشارکت دکتر یوگاراجا الاکنسواران از دانشگاه هوکایدو توسعه یافته است، اکنون برای پیش‌بینی عملکرد وابسته به زمان این مخلوط‌های بتن جدید استفاده شده است.

به گفته دکتر یوگو یو، متخصص مکانیک محاسباتی مجازی در RMIT، یک چالش طولانی مدت در این زمینه این بوده است که بفهمیم چگونه مواد جدید توسعه‌یافته در آزمون زمان مقاومت می‌کنند.

یو توضیح داد: «ما اکنون یک مدل مبتنی بر فیزیک برای پیش‌بینی عملکرد بتن کم کربن در طول زمان ایجاد کرده‌ایم که فرصت‌هایی را برای مهندسی معکوس و بهینه‌سازی مخلوط‌ها از بینش‌های عددی به ما ارائه می‌دهد.

این رویکرد پیشگام – که اخیراً در مجله تحقیقات سیمان و بتن پرده برداری شده است – نشان می دهد که چگونه مواد مختلف در بتن کم کربن جدید در طول زمان با هم تعامل دارند.

به عنوان مثال، ما می‌توانیم ببینیم که چگونه افزودنی‌های نانو سریع‌گیر در مخلوط به‌عنوان یک تقویت‌کننده عملکرد در مراحل اولیه گیرش عمل می‌کنند و مقادیر زیادی خاکستر بادی و خاکستر برکه‌ای با سرعت گیرش کندتر را در مخلوط‌های ما جبران می‌کنند. گوناسکارا می گوید.

گنجاندن مواد افزودنی بسیار ریز نانو به طور قابل توجهی با افزایش چگالی و فشردگی مواد را افزایش می دهد.

این مدل‌سازی، با کاربرد گسترده‌اش برای مواد مختلف، گامی مهم را به سمت شبیه‌سازی دیجیتالی در طراحی و ساخت زیرساخت نشان می‌دهد.

هدف این تیم با استفاده از این فناوری، القای اعتماد در میان شوراها و جوامع محلی در اتخاذ بتن کم کربن جدید برای کاربردهای مختلف است.

این تحقیق توسط مرکز تحقیقات تحول صنعتی ARC برای تبدیل منابع ضایعات بازیافتی به مواد مهندسی شده و راه حل ها برای یک اقتصاد دایره ای (TREMS) فعال شده است. TREMS به رهبری پروفسور Sujeeva Setunge از RMIT، دانشمندان، محققان و کارشناسان برتر صنعت را از 9 دانشگاه استرالیا و 36 شریک دولتی، صنعتی و بین المللی گرد هم می آورد تا زباله های دفن زباله را به حداقل برساند و مواد بازیافتی را برای ساخت و ساز و ساخت پیشرفته تغییر کاربری دهد.

.Materials provided by RMIT University. Original written by Michael Quin. Note: Content may be edited for style and length