SCM - alternativni materijali koji zamenjuju cement u betonu doprinose održivoj gradnji

25.08.2010. | Bruce Blair | Eco Structure

Rešenje koje u velikoj meri industriju cementa i proizvodnju betona može učiniti manje štetnim po okruženje u svetu je poznato kao -S CM (supplementary cementitious materials), to jest - materijali koji su alternativa portland cementu. Postoji nekoliko vrsta materijala koji mogu zameniti klinker u proizvodnji cementa, i to bez ikakve razlike u očekivanim karakteristikama betona. Naprotiv, betoni sa SCM u velikom broju slučajeva jači su i dugotrajniji od onih sa portland cementom kao jedinim vezivom.

Zelena gradnja je merljivo i štedljivo rešenje za kompleksne izazove klimatskih promena. Građevinski sektor odgovoran je za 38% emisije ugljenik-dioksida u SAD godišnje, i stoga predstavlja znatan deo ukupne emisije gasova sa efektom staklene bašte koji utiču na klimatske promene.

SCM - rešenje za zelenije betone i održivu gradnju

Materijali koji mogu zameniti upotrebu cementa (supplementary cementitious materials - SCM), kao i mešavine cementa nude prednosti karakteristika i održivosti za one koji grade i koriste građevine svih vrsta. Oni koriste prednosti, ne samo dugotrajnijeg betona boljeg kvaliteta već i manje potrošnje energije i emisije gasova sa efektom staklene bašte.

Zapravo, svaka tona klinkera koju zamenimo SCM-ovima (proizvod procesa pečenja cementa prilikom spravljanja portland cementa), smanjuje emisiju CO2za oko 0,8t. Od kada se SCM koriste kao zamena za klinker, oni smanjuju količine sirovina koje su potrebne da bi se dobio cement ali i goriva koje je potrebno da se proizvede klinker.

Uobičajeno testiranje SCM-a i agregata uključuje:

  • ASTM C 1157 – standard za hidraulične cemente
  • ASTM C 33 – standard za agregat
  • ASTM C 330 - standard za lake agregate

Najčešće korišćeni SCM-ovi jesu:

  • cementna šljaka (nus-proizvod procesa dobijanja gvožđa),
  • pepeo (nus-proizvod sagorevanja uglja u termoelektranama - flying ash, power station ash - PSA)
  • silikatna isparenja (nus-proizvod procesa proizvodnje silikonskih metala i fero-silikonskih legura).

SCM može se koristiti u mešavinama betona kao odvojena komponenta ili kao sastojak u mešavini cementa. Mešavine cementa imaju brojne prednosti koje doprinose održivoj gradnji. Njihova upotreba može doprineti jačem i dugotrajnijem betonu, i može smanjiti potrošnju neobnovljivih sirovina i emisiju ugljen-dioksida.

Pored ovoga, one koriste nus-proizvode iz drugih industrija kao resurse koji bi u suprotnom bili odloženi na deponije.

Uzimajući u obzir da je beton najrasprostranjeniji građevinski materijal, cementne mešavine mogu imati veliki uticaj na okruženje i u značajno doprineti postizanju cilja - održivoj gradnji, poput one opisane u LEED standardizaciji zelenih zgrada.

SCM doprinose dobijanju LEED poena u sledećim kategorijama:

  • Sustainable Sites (održivost lokacije)
  • Energy and Atmosphere (energija i zagađenje vazduha)
  • Materials and Resources (materijali i resursi)
  • Indoor Environmental Quality (kvalitet unutrašnjeg vazduha)
  • Innovation in Design (inovacija i projekat).

Prednosti betona sa SCM

SCM doprinosi brojnim izuzetnim karakteristikama betona, koje su naročito tražene od strane profesionalaca u građevinarstvu. Pored osnovnih prednosti betona u svojoj plastičnoj fazi (jednostavnost za rad, kvalitet urađenog posla, itd), možda najveća prednost SCM može se videti u karakteristikama stvrdnutog betona.

Čvrstoća: SCM doprinose željenoj čvrstoći betona. Uobičajeno, šljaka i pepeo učiniće da početna čvrstoća bude nešto niža (od prvog do četrnaestog dana), ali će zatim značajno poboljšati dugoročnu čvrstinu (od 28. dana nadalje), zavisno od materijala i procenata u kojima se koriste.

Na primer, F klasa pepela ima blagu krivu čvrstoće do 28. dana, dok silikatna isparenja najviše doprinose čvrstoći od trećeg do 28. dana. Pritisna i zatezna čvrstoća betona mogu biti značajno povećane u prvih 28 dana i nadalje uz dodatak SCM-a.

Propustljivost: SCM mogu značajno produžiti životni vek betona tako što umanjuju propustljivost betona za prodor hlorida i drugih agresivnih agensa, naročito u kasnijem periodu. Na primer, silikatna isparenja imaju izuzetnu sposobnost da smanje propustljivost betona za čak pet puta.

Alkalno-silikatna reakcija (ASR): SCM mogu efikasno smanjiti ekspanziju i pucanje betona zbog alkalno-silikatnih reakcija. Količina potrebne šljake zavisi od karakteristika šljake, reaktivnosti agregata, i koncentracije alkala u betonu:

  • u većini slučajeva, 50% šljake čini veoma reaktivni agregat
  • količina potrebnog pepela obično je od 15 do 55%, zavisno od hemijskog sastava pepela, reaktivnosti agregata i koncentracije alkala u betonu (pepeo klase F obično je daleko efikasniji u kontroli ekspanzije alkala od pepela klase C)
  • silikatna isparenja mogu takođe uticati na alkale, međutim, količina koja je potrebna da bi uspela u tome znatno će umanjiti konstruktivne karakteristike betona.

Mešavine šljake i silikatnih isparenja, kao i pepela i silikatnih isparenja, imaju odlične rezultate u borbi sa alkalima, dok u isto vreme stvaraju beton koji je veoma dobar za rad.

Sulfati: betoni koji koriste SCM obično su superirorniji u borbi protiv sulfata. U ovom slučaju osobina SCM-a da umanje propustljivost betona sprečava prodor sulfatnih jona. U mnogim slučajevima oni takođe smanjuju i količinu sastojaka u samom betonu koji mogu reagovati sa sulfatima i stovriti štetne materije.

Šljaka, silikatna isparenja, i pepeo klase F veoma su efikasni u poboljšavanju otpornosti betona na sulfate (efikasnost ovog pepela u velikoj meri zavisi od hemijskog sastava pepela i procenta u kom se koristi).

Termičke karakteristike: kada se temperatura na površini betona u velikoj meri razlikuje od one u njegovoj unutrašnjosti može se izgubiti na konstruktivnim karakteristikama usled pucanja. Primenom veće količine šljake i/ili pepela u mešavinama sa odgovarajućim proporcijama mogu se smanjiti razlike u temperaturama kao i stepen stvaranja toplote.

Smanjenjem temperature koja nastaje tokom procesa hidratacije mešavine može se uticati na razvoj temperaturnih karakteristika okruženja u kom nastaje beton i na taj način se umanjuje pojava pucanja.

Cementi nove generacije

Iako su tehničke prednosti primene SCM u betonu brojne, njihov uticaj na stvaranje još boljih rešenja koja su korak dalje u zelenoj gradnji ne može se zanemariti. U većini slučajeva, mešani cementi mogu biti zamenjeni, i to u odnosu 1:1, sa klasičnim portland cementom. Brojne organizacije, uključujući i Američki institut za beton (ACI) i Asocijaciju za cementnu šljaku (SCA), nude detaljna uputstva i preporuke koje mogu koristiti profesionalcima koji se bave proizvodnjom betona na taj način što će tu saznati kada i kako mogu koristi te zamene.

Pokreti za zaštitu životne sredine, kao i sam LEED program sertifikacije, nastaviće da pružaju veliki podsticaj za razvoj i stvaranje još boljih, inovativnijih održivih rešenja u građevinarstvu. Jedan od oprobanih metoda da smanjimo emisiju gasova sa efektom staklene bašte po proizvedenoj toni jeste upotreba krečnjaka iz kamenoloma.

Ovaj proces proizvodnje primenjuje se odavno u Evropi. Tu se mešanjem portland cementnog klinkera i krečnjaka (preko 5%) dobija se portland krečni cement (portland limestone cement - PLC). Ovo predstavlja obećavajući pristup za severnoameričko tržište. U Kanadi, do 5% krečnjaka je dozvoljeno u spravljanju portland cemeta još od 1983. godine.

ASTM je dozvolila isti procenat krečnjaka u portland cementu 2004. godine, a pratio je i AASHTO 2007. godine. Ove promene će imati za posledicu smanjenje potrošnje energije od 11,8 biliona Btu i preko 2,5 miliona tona CO2 godišnje.

Kao odgovor na rastući pritisak da se smanji količina klinkera u cementu, Kanadska asocijacija za standarde (CSA) predstavila je novu klasifikaciju cementa 2008. godine u kojoj portland cement može imati do 15% krečnjaka.

Na osnovu mnogih istraživanja i validnih testova, krečni portlad cement (PLC) sa do 15% krečnjaka može napraviti isti beton kao i čist portland cement. Ovo podrazumeva istu snagu, dugotrajnost i druge karakteristike. Ovoliko povećanje količine krečnjaka obično smanjuje sadržaj klinkera za dodatnih 10%. Kada se doda i 40 do 50% SCM - efektivno smanjenje koncentracije klinkera u betonu prelazi i 50%.

Pronalaženje novih načina za daljim smanjenjem potrošnje energije i emisijie CO2 jeste vrhunski prioritet proizvođača cementa. Tako neprekidno nastaju nova rešenja koja minimalizuju količinu klinkera dok u isto vreme maksimiziraju upotrebu alternativnih materijala.

Sa ovim cementima naredne generacije, potrošači mogu koristiti iste količine SCMa u sopstvenim mešavinama, ali i dodajući do 15% kreča u čisti portland cement. Proizvođači mogu da pruže tehničku podršku da pomognu pravljenje ili modfikaciju specifikacije, i većina može da obezbedi i detaljne rezultate testiranja, podatke o kontroli kvaliteta i dodatne usluge.

Imamo odgovornost da smanjimo emisiju ugljenika u građevinskom sektoru.

Autor članka, Bruce Blair, podpredsednik odeljenja za karakteristike proizvoda i marketing u kompaniji Lafarge Cement. On ima preko 30 godina iskustva rada sa betonom i član je brojnih komiteta u ključnim organizacijama koje postavljaju standarde iz obe oblasti - ASTM, ACI, CSA, PCA i SCA (linkovi na kraju) - naslov originala Building Green With Blended Cements - A look at the performance and sustainable advantages of using supplementary cementitious materials in concrete construction.

Linkovi:

 

Komentari: 0

TEKSTOVI /iz kategorije/


Anketa

Kojom vrstom toplotne izolacije je izolovan vaš stan/kuća?
Goran 10.07.2019.
Kada ce da se uradi put Sremska gazela u Do...
Dragana Tošić 27.06.2019.
Poštovani, molim Vas za kontakt firme u S...
Darko 13.05.2019.
Gondola? Zbogom Kalemegdanu u UNESCO kultur...
TikiCar 25.04.2019.
Spominje se povezivanje NBG sa Rakovicom, a...
veselnik 13.04.2019.
"Služba za urbanizam koja će okupiti 10 str...