Nacionalni istraživački savet Kanade – Institut za istraživanja u građevinarstvu (The National Research Council of Canada - Institute for Research in Construction - NRC-IRC) razvio je novi projekat koji ima za cilj da se smanji uticaj betona na okruženje zamenom dela cementa sa alternativnim materijalima za zamenu cementa (supplementary cementing materials - SCM).
Postoji opšte slaganje oko toga da se proizvodnjom jedne tone cementa emituje jedna tona ugljen-dioksida. Materijali kao što su leteći pepeo i zgura iz proizvodnje čelika već se koriste da bi se zamenio jedan deo portland cementa čime se dobija beton visokih performansi (high-performance concrete - HPC) ili beton ultra visokih performansi (ultra high-performance concrete - UHPC), u zavisnosti od odnosa.
NRC-IRC istraživanje uvodi u mešavinu različite fine praškaste materijale, umesto grubih agregata. "Veća čestica je pesak", kaže Pjer-Klaver Nkinamubanzi (Pierre-Claver Nkinamubanzi) viši istraživač u NRC-IRC. "Isprobavamo različite vrste nusprodukta u praškastom obliku, kao što su pepeo koji se dobija sagorevanjem, zgura obojenih metala i metakaolin." Zasad, rezultat je proizvod veće jačine sa dužim vremenom pripreme jer su alternativni materijali manje reaktivni od cementa. "Reaguje sporo, što odlaže snagu u ranom periodu zato što je matrica kompaktna i manje propustljiva za agresivna sredstva koji mogu izazavati koroziju armaturnog čelika", kaže Nkinamubanzi.
Hemijski dodaci mešavini mogu skratiti vreme pripreme, omogućiti lakši rad i pojačati otpornost na smrzavanje i pucanje, ali pogrešna kombinacija može usporiti ili ubrzati proces vlaženja. "Moramo ovo kontrolisati i razumeti mehaniku procesa koji se dešava", kaže. "To je osnovni elemenat ovog našeg istraživanja."
Tradicionalni beton meri oko 35 mega paskala (MPa), beton visokih performansi do 100MPa, a beton ultra visokih performansi može dostići između 100 i 200MPa. Univerzitet u Šerbruku (L'Université de Sherbrooke) proizveo je beton do čak 800MPa, u laboratorijskim uslovima.
Istraživanje ima pre svega cilj da posluži razvijanju prefabrikovanih elemenata za upotrebu u mostogradnji. Prva konstrukcija u kojoj je upotrebljen UHPC bio je Šerbruk pešački most (Sherbrook Pedestrian Bridge) u Šerbruku, u kanadskoj provinciji Kvebek. Ploča mosta ojačana je rebrima sa ukrućenjima i debela je samo 3cm, raspona 60m.
Dok su dugoročne performanse SCM betona izuzetno unapređene, duže vreme pripreme moglo bi da utiče na rokove gradnje. Kerolin Kempbel (Carolyn Campbell), izvršni direktor Udruženja za gotovi beton Britanske Kolumbije (BC Ready-Mixed Concrete Association) kaže da je u zapadnoj Kanadi generalno prihvaćeno da se oko 20% cementa u betonu rutinski zamenjuje alternativnim materijalima, obično letećim pepelom. "Možete ići čak do 50%", kaže. "U Britanskoj Kolumbiji brzo skidamo oplate. Betonu sa visokim nivoom pepela biće potreban duži period da bi dobio jačinu i to će uticati na sposobnost brzog skidanja oplate."
Drugi problem je da se mora više paziti tokom procesa negovanja. "Zato što sporo dobija čvrstinu, po hladnom vremenu želećete da ga zagrejete i negujete kako treba", kaže Kempbel, dodajući da bi ovo moglo da umanji dobitke u smanjenju emisije ugljenika. "Ono što ne želite da se desi jeste da arhitekta ili inženjer projektuju konstrukciju za gradnju u letnjem periodu korišćenjem betona sa visokim procentom pepela, i onda da se projekat pomeri za hladnije vreme", kaže. "Tada morate da utrošite energiju za grejanje i oblikovanje i da li ste zaista uštedeli imalo energije?"
Mali planinski rezervoar (Little Mountain Reservoir) u Elizabet parku u Vankuveru sagrađen je betonom sa visokim procentom pepela kako bi odgovorio značajnim seizmičkim i konstrukcionim nedostacima. Betonski šestostran sandučasti otvor, bez razdelnih spojnica, najveća je konstrukcija u Britanskoj Kolumbiji bez dilatacionih spojnica. Specifična temperaturna tolerancija tokom izgradnje i izolovani krov sprečili su toplotne dilatacije. Prazan prostor od jednog metra sa 400m popunjen je kako bi povezao krov sa zidovima, a temperatura betona je kontrolisana korišćenjem rashlađene vode i 20.000m² parnih odbojnika.
Upotreba zgure uobičajenija je u centralnoj Kanadi, gde je više vlasnika nekretnina traži u projektima zelene gradnje, kaže Džon Hal (John Hull), predsednik Udruženja za gotovi beton Ontarija (Ready-Mixed Concrete Association of Ontario). Procenat zgure upotrebljene kao zamene za cement zavisi od vremena: tokom letnjih projekata se upotrebi do 50 ili 60% i zimskih projekata kada procenat pada na 20%.
"Dodavanje SCMa je skoro kao da dodavajete kuglične ležajeve u mešavinu", kaže Hal. Veličina čestice cementa je otprilike ista kao i veličina čestice zgure. "Možete da smanjite sadržaj vode zato što dok je čestica cementa ugaona, čestica zgure je zaobljena, a čestica pepela je čak i više od toga – ona je skoro jajolika", kaže ."Kada smanjite sadržaj vode, smanjujete skupljanje i povećavate jačinu i trajnost."
Dobrobiti upotrebe betona su merljive, dodaje, navodeći istraživanje koje je sprovelo Ministarstvo saobraćaja Ontarija u kome je testirana potrošnja goriva na 183km betonskog autoputa između Londona (grad u kanadskoj provinciji Ontario) i Toronta. Kamioni su uštedeli 70 miliona litara goriva i proizveli 196.000 manje metričkih tona CO2 za godinu dana.
Linkovi:
- The National Research Council of Canada - Institute for Research in Construction
- L'Université de Sherbrooke
- BC Ready-Mixed Concrete Association
- Tekst o Little Mountain Reservoir - Malom planinskom rezervoaru
Tekstovi sa portala Građevinarstvo.rs:
- SCM - alternativni materijali koji zamenjuju cement u betonu doprinose održivoj gradnji
- Novi trendovi u proizvodnji betona
- Britanski RockTron reciklira pepeo u Maleziji za proizvodnju cementa
Vezana vest sa portala Građevinarstvo.rs:
