ความก้าวหน้าของคอนกรีตที่ยั่งยืนเป็นทางเลือกสำหรับการก่อสร้างทางโยธา

นักวิจัยที่ USP São Carlos ทำงานเพื่อลดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมจากซีเมนต์ ซึ่งรับผิดชอบการปล่อย CO2 ของโลก 5%

คอนกรีตที่ยั่งยืน

ภาพ: annawaldl ผ่าน Pixabay / CC0

ปูนซีเมนต์มีส่วนรับผิดชอบต่อการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 5% (CO2) ในโลก นอกจากนี้ยังเป็นวัสดุที่มีการบริโภคมากเป็นอันดับสองของโลกรองจากน้ำเท่านั้น แม้จะมีประโยชน์มากมาย แต่การมีอยู่ของมันในวงกว้างในการก่อสร้างทางโยธาก็บ่งบอกถึงความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมสูง ศาสตราจารย์บรูโน ลูอิส ดามิเนลี จากสถาบันสถาปัตยกรรมและวิถีชีวิตของ USP (IAU) ในเมืองเซาคาร์ลอส ทำงานเกี่ยวกับรูปแบบคอนกรีตที่ยั่งยืนตั้งแต่ปริญญาเอกของเขา ซึ่งจัดขึ้นที่โรงเรียนโปลีเทคนิคของ USP (โปลิ) พร้อมฝึกงานที่ ราชสถาบันเทคโนโลยี (สวีเดน).

  • ปูนซีเมนต์: รู้ที่มา ความสำคัญ ความเสี่ยง และทางเลือกอื่น

ในระดับปริญญาเอก ผู้วิจัยได้พัฒนาส่วนผสมคอนกรีตที่มีปริมาณซีเมนต์ต่ำ กล่าวคือ มันสร้างองค์ประกอบที่นุ่มนวลขึ้นสำหรับคอนกรีต โดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยน้ำ ซีเมนต์ ทราย และกรวด โดยไม่กระทบต่อสมรรถนะของคอนกรีต ผู้วิจัยได้ศึกษาวิธีการลดช่องว่างระหว่างมวลรวมที่เข้าไปในส่วนผสม ยิ่งมีช่องว่างระหว่างกันมากเท่าไรก็ยิ่งต้องใช้ซีเมนต์มากขึ้นในการเติม ในทำนองเดียวกัน ยิ่งช่องว่างน้อยเท่าใด ปูนซีเมนต์ก็ยิ่งน้อยลงเท่านั้น

การใช้สองเทคนิคที่แตกต่างกัน (การบรรจุและการกระจายอนุภาค) Damineli ลดช่องว่างระหว่างมวลรวมและลดปริมาณปูนซีเมนต์ที่ใช้ในคอนกรีตลง 75% เมื่อเทียบกับคอนกรีตคุณภาพดีที่ผลิตในตลาด “ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ การลดลงนี้สูงมาก เนื่องจากการควบคุมการทดสอบและวัสดุที่ใช้มีมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ เราคิดว่าสามารถลด 50% ได้โดยไม่ลดกำลังของคอนกรีต” เขากล่าว ผลลัพธ์ดังกล่าวทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้รับรางวัลที่ 1 ที่สตาร์คาสต์เบตงในปี 2555 นอกเหนือจากรางวัล USP Highlight Thesis Award ประจำปี 2558

ตัวอย่างภาพประกอบของ: ก) ช่องว่างระหว่างมวลรวมในคอนกรีตทั่วไป ที่มีกรวด (วงกลมสีเทา) และทราย (สีเหลือง); b) ลดช่องว่างในคอนกรีตที่มีระดับการบรรจุที่สูงขึ้น (Credits: Bruno Damineli)

ไม่มีกรวด: บ้านต้นแบบที่มีมวลรวมรีไซเคิล

ด้านที่สองของความยั่งยืนที่เป็นรูปธรรมซึ่งดามิเนลีทำงานคือการแทนที่กรวดด้วยมวลรวมรีไซเคิล “ปัญหาคือมวลรวมที่นำกลับมาใช้ใหม่นั้นอ่อนแอกว่าของธรรมชาติ และเพื่อชดเชยสิ่งนี้ เป็นเรื่องปกติที่จะเพิ่มปริมาณซีเมนต์ในส่วนผสม รวมทั้งเพิ่มผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากยิ่งขึ้นด้วย” ศาสตราจารย์วิพากษ์วิจารณ์

ดังนั้น ความกังวลในปัจจุบันของเขาคือการคิดถึงวิธีการรักษาความแข็งแกร่งของ “คอนกรีตที่ยั่งยืน” ในการนี้ บริษัทได้ลงนามในข้อตกลงกับบริษัทระดับชาติเพื่อสร้างบ้านต้นแบบ ซึ่งมีกำหนดจะเริ่มในเดือนสิงหาคม 2019 โดยใช้มวลรวมรีไซเคิล แนวคิดคือการวิเคราะห์ขอบเขตที่สามารถใช้วัสดุนี้ได้ โดยรักษาความสัมพันธ์ที่ดีระหว่างปริมาณซีเมนต์ในส่วนผสมและสมรรถนะทางกล กล่าวคือ โดยไม่ลดทอนความแข็งแรงของซีเมนต์

Damineli ได้ตีพิมพ์บทความในปี 2560 ซึ่งอธิบายถึงการใช้มวลรวมที่นำกลับมาใช้ใหม่ด้วยซีเมนต์ในปริมาณต่ำ ในบ้านต้นแบบ มีการทดสอบหลายอย่างเพื่อให้ได้ความสัมพันธ์ที่ดีที่สุดระหว่างปริมาณซีเมนต์และประสิทธิภาพ หากการทดสอบประสบความสำเร็จ วัสดุหลักที่ใช้ในการก่อสร้างของโลกจะมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมลดลงอย่างมาก