ซีเมนต์: รู้ที่มา ความสำคัญ ความเสี่ยง และทางเลือก

ปูนซีเมนต์เป็นวัสดุหลักที่พบในงานก่อสร้างโยธา แม้ว่าการผลิตจะมีความจำเป็น แต่การผลิตก็มีความเสี่ยงต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม

คนงาน

ปูนซีเมนต์เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ที่ใช้กันมากที่สุดทั่วโลก และอาจกล่าวได้ว่าวัสดุนี้ปฏิวัติประวัติศาสตร์ด้านวิศวกรรมและวิธีที่เมืองต่างๆ เริ่มสร้างโครงสร้างขึ้นมาเอง มองไปรอบๆ ตัวคุณ... มีอยู่ในการก่อสร้างเกือบทุกประเภท ตั้งแต่บ้านที่เรียบง่ายที่สุดไปจนถึงงานวิศวกรรมที่ซับซ้อนที่สุด

โดยพื้นฐานแล้ว ซีเมนต์เป็นผงละเอียดที่มีคุณสมบัติจับ จับ หรือยึดเกาะ ซึ่งจะแข็งตัวเมื่อสัมผัสกับน้ำ เมื่อแข็งตัวแล้ว แม้ว่าจะโดนน้ำอีกก็ตาม วัสดุนี้ก็ไม่สลายตัวอีก

วัตถุดิบหลักคือ: หินปูน ดินเหนียว และเหล็กและอะลูมิเนียมออกไซด์ในปริมาณเล็กน้อย ซึ่งใช้สำหรับการผลิตปูนเม็ด - วัสดุพื้นฐานสำหรับการผลิตซีเมนต์ (อ่านเพิ่มเติมใน ปูนเม็ด: รู้ว่ามันคืออะไรและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของคุณคืออะไร) -, ยิปซั่ม (ยิปซั่ม) และส่วนเพิ่มเติมอื่นๆ (เช่น ปอซโซลานหรือตะกรันเตา)

โดยปกติ เมื่อพูดถึงซีเมนต์ คุณก็พูดถึงคอนกรีตด้วย ทั้งสองเป็นวัสดุที่จำเป็นในการก่อสร้างโยธา แต่คุณสามารถบอกความแตกต่างระหว่างวัสดุทั้งสองนี้ได้หรือไม่?

ปูนซีเมนต์เป็นผงละเอียด มีคุณสมบัติในการยึดเกาะ ใช้งานได้หลากหลาย เช่น ในองค์ประกอบของปูน การฉาบผนัง ในการผลิตคอนกรีต เป็นต้น

คอนกรีตเป็นสารประกอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้างโยธา ซึ่งใช้ซีเมนต์เป็นส่วนประกอบหลักอย่างใดอย่างหนึ่ง ซึ่งให้ความแข็งและคุณสมบัติในการยึดเกาะที่จำเป็น นอกจากซีเมนต์แล้ว วัสดุอื่น ๆ ที่มีอยู่ในคอนกรีต ได้แก่ น้ำ ทราย และหิน

กล่าวโดยย่อ: คอนกรีตเป็นโครงสร้างที่เกิดจากส่วนผสมของซีเมนต์และวัสดุอื่นๆ ในขณะที่ซีเมนต์เป็นหนึ่งใน "ส่วนผสม" ที่เป็นส่วนหนึ่งของสูตรนี้

แหล่งที่มา

ปูนซีเมนต์เป็นคำที่มีต้นกำเนิดมาจากภาษาละตินว่า 'caementu' ซึ่งในสมัยโรมโบราณกำหนดให้เป็นหินธรรมชาติชนิดหนึ่งสำหรับก้อนหิน

นักประวัติศาสตร์สันนิษฐานว่ามนุษย์ดึกดำบรรพ์จากยุคหินมีความรู้เกี่ยวกับวัสดุที่มีคุณสมบัติในการยึดเกาะคล้ายกับซีเมนต์อยู่แล้ว เป็นที่เชื่อกันว่ามนุษย์เหล่านี้เมื่อจุดไฟใกล้กับหินปูนและหินปูน สังเกตเห็นส่วนหนึ่งของหินเหล่านี้กลายเป็นผงภายใต้การกระทำของไฟและเมื่อวัสดุถูกไฮเดรทด้วยความสงบของกลางคืนก็เปลี่ยน อีกครั้งในหิน

นอกจากนี้ ต้นกำเนิดและการสร้างซีเมนต์ซึ่งมีองค์ประกอบแตกต่างจากที่เรารู้จักในปัจจุบันนั้นเก่าแก่มาก ประมาณการว่าเริ่มใช้งานเมื่อประมาณ 4,500 ปีก่อน

โคลีเซียม

ชนชาติโบราณบางคน เช่น ชาวอียิปต์และชาวโรมัน ได้ใช้หินก้อนหนึ่งมารวมกันเป็นก้อนเพื่อสร้างอนุเสาวรีย์ของพวกเขา ในอียิปต์โบราณมีการใช้โลหะผสมที่มีส่วนผสมของยิปซั่มเผาแล้ว ผลงานอันยิ่งใหญ่ของกรีกและโรมัน เช่น วิหารแพนธีออนและโคลีเซียม สร้างขึ้นโดยใช้ดินที่มีต้นกำเนิดจากภูเขาไฟ ซึ่งมีคุณสมบัติในการแข็งตัวภายใต้การกระทำของน้ำ

ในปี ค.ศ. 1756 จอห์น สมีตัน ชาวอังกฤษได้นำก้าวแรกสู่การพัฒนาซีเมนต์สมัยใหม่ ผู้ซึ่งได้รับผลิตภัณฑ์ที่ทนทานโดยการเผาหินปูนเนื้ออ่อนและดินเหนียว

แต่ในปี พ.ศ. 2367 โจเซฟ แอสพดิน ผู้สร้างชาวอังกฤษได้เผาหินปูนและดินเหนียวเข้าด้วยกันจนกลายเป็นผงละเอียด คล้ายกับซีเมนต์สมัยใหม่มาก เมื่อเติมน้ำลงในผงนี้ ได้ส่วนผสมซึ่งหลังจากการทำให้แห้ง จะแข็งเหมือนหินและไม่ละลายในน้ำ การค้นพบนี้ได้รับการจดสิทธิบัตรภายใต้ชื่อปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ เนื่องจากมีสีและคุณสมบัติของความทนทานและความแข็งแกร่งคล้ายกับหินของเกาะอังกฤษในพอร์ตแลนด์

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เป็นสูตรที่ใช้กันมากที่สุดและแพร่หลายไปทั่วโลกมาจนถึงทุกวันนี้

เกิดในบราซิล

ในบราซิล ประสบการณ์ครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับการผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์เกิดขึ้นราวปี พ.ศ. 2431 โดยผู้บัญชาการ Antônio Proost Rodovalho ผู้ซึ่งติดตั้งโรงงานในฟาร์มของเขาใน Santo Antônio (SP) ตามด้วยการติดตั้งโรงงานแห่งใหม่บนเกาะ Tiriri ( PB) ในปี 1892 และในปี 1912 รัฐบาลของEspírito Santo ได้ก่อตั้งโรงงานของตนเองในเมือง Cachoeiro do Itapemirim

อย่างไรก็ตาม การกระทำเหล่านี้ไม่ใช่แค่ความพยายาม ซึ่งสิ้นสุดในปี 2467 ด้วยการฝังโรงงานโดยบริษัท Companhia Brasileira de Cimento Portland ในเปรู (SP) ซึ่งการก่อสร้างถือได้ว่าเป็นสถานที่สำคัญของการฝังรากเทียม อุตสาหกรรมปูนซีเมนต์บราซิล. .

ตันแรกถูกผลิตและออกสู่ตลาดในปี 2469 ก่อนหน้านั้นการบริโภคปูนซีเมนต์ในประเทศขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ที่นำเข้าโดยเฉพาะ ด้วยวิธีนี้ นับจากวันที่กล่าวไป การผลิตในประเทศก็ค่อยๆ เพิ่มขึ้นพร้อมกับการฝังโรงงานใหม่และการมีส่วนร่วมของสินค้านำเข้าลดลงในทศวรรษต่อๆ มา จนกระทั่งแทบจะหายไปในทุกวันนี้

ความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่สำคัญเกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์ โรงงานของวัสดุนี้ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและต้องรับผิดชอบต่อผลกระทบที่เกี่ยวข้อง

และแม้ว่ากระบวนการผลิตสำหรับวัสดุนี้จะไม่ก่อให้เกิดขยะมูลฝอยโดยตรง เนื่องจากโดยปกติแล้วเถ้าจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในโรงงานปูนซีเมนต์จะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในกระบวนการเอง จึงมีการปล่อยก๊าซมลพิษและฝุ่นละอองในปริมาณสูง

ดังนั้นผลกระทบหลักจึงเกิดจากการปล่อยก๊าซมลพิษจากเชื้อเพลิงเหล่านี้ ตัวอย่างคือการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูง (CO2) ซึ่งเป็นหนึ่งในก๊าซหลักที่ทำให้ปรากฏการณ์เรือนกระจกไม่สมดุล อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตปูนซีเมนต์ในบทความ "กระบวนการผลิตปูนซีเมนต์เกิดขึ้นได้อย่างไร และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างไร"

นอกจากผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเหล่านี้แล้ว ปูนซีเมนต์ยังก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์อีกด้วย การใช้ปูนซีเมนต์โดยไม่ใช้อุปกรณ์ป้องกันที่เพียงพออาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อสุขภาพของผู้ปฏิบัติงานที่จัดการวัสดุนี้ จากการศึกษาพบว่า ปูนซีเมนต์จัดเป็น 'สารระคายเคือง' โดยจะทำปฏิกิริยาเมื่อสัมผัสกับผิวหนัง ดวงตา และทางเดินหายใจ

ซีเมนต์ทำปฏิกิริยาเมื่อสัมผัสกับผิวหนังเนื่องจากความชื้น (เหงื่อในร่างกาย) หลังจากสัมผัสเป็นเวลานาน ความร้อนถูกปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาของซีเมนต์เมื่อสัมผัสกับพื้นผิวของเหลว ทำให้เกิดการบาดเจ็บ นอกจากนี้ เป็นเรื่องปกติที่จะสังเกตการกระทำที่เป็นด่างของซีเมนต์บนมือและเท้าของคนงานก่อสร้างเป็นหลัก ปูนซีเมนต์มีฤทธิ์กัดกร่อนบนชั้น stratum corneum ของผิวหนัง ทำให้เกิดรอยโรคต่างๆ เช่น รอยแดง บวม พุพอง และรอยแตก

ต้องระมัดระวังเป็นพิเศษด้วยความไวของดวงตาเป็นสองเท่าเนื่องจากซีเมนต์อาจทำให้เกิดการระคายเคืองต่อเยื่อบุตาและการบาดเจ็บที่ร้ายแรงและไม่สามารถย้อนกลับได้เช่นตาบอด

ความเสี่ยงด้านสุขภาพอื่นๆ เกี่ยวข้องกับการสูดดมฝุ่นจากสารนี้ เวลาที่สัมผัสกับฝุ่นโดยไม่มีวิธีการด้านความปลอดภัยที่จำเป็น เป็นปัจจัยที่เลวร้ายในกระบวนการนี้ จากการวิจัยพบว่าระยะเวลาระหว่าง 10 ถึง 20 ปีในการสัมผัสกับฝุ่นเหล่านี้เพียงพอสำหรับการพัฒนาของโรคปอด โรคเหล่านี้เกิดจากการสะสมอนุภาคของแข็งในปอดโดยการหายใจเข้าไป

หลายปีที่ผ่านมา ฝุ่นที่สูดเข้าไปยังคงสะสมอยู่ในปอด ทำให้เกิดโครงสร้างพังผืด กล่าวคือ การแข็งตัวของเนื้อเยื่อปอด ทำให้ความสามารถในการยืดหยุ่นของปอดลดลง

ทางเลือกและนวัตกรรม

การคาดการณ์คือการผลิตและความต้องการปูนซีเมนต์จะยังคงเติบโตในปีต่อๆ ไป ซึ่งจะส่งผลให้การปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั้งหมด เช่น CO2 เพิ่มขึ้น เพื่อหลีกเลี่ยงหรืออย่างน้อยก็ลดสถานการณ์นี้ลง สิ่งสำคัญคือต้องคิดถึงทางเลือกและนวัตกรรมที่เหมาะสมสำหรับการผลิตและการใช้ปูนซีเมนต์ เนื่องจากความต้องการวัสดุนี้ไม่น่าจะลดลง ด้านล่างนี้ เรานำเสนอทางเลือกและนวัตกรรมบางอย่าง:

โครงสร้างโลหะ

ปัจจุบันมีโครงสร้างหลายแบบที่ใช้โครงสร้างโลหะอยู่แล้ว

หากเราเปรียบเทียบอัตราส่วนต้นทุน/ผลประโยชน์ของการก่อสร้างประเภทนี้กับคอนกรีตเสริมเหล็ก (คอนกรีต + เหล็ก) เราจะได้ข้อดีและข้อเสีย เช่น

ในส่วนของโครงสร้างนั้น แม้ว่าคอนกรีตจะต้องถูกผลิตขึ้นที่ไซต์งานทั้งหมด ส่วนที่เป็นโลหะนั้นจะถูกประกอบขึ้นเท่านั้น โดยมีการผลิตเสร็จในโรงงาน ซึ่งทำให้กระบวนการเร็วขึ้น

แรงงานที่ใช้ในงานโครงสร้างโลหะมีขนาดเล็กกว่างานคอนกรีตเสริมเหล็กมาก แม้ว่าโครงสร้างโลหะจะต้องการแรงงานเฉพาะทางมากกว่า ข้อผิดพลาดบางครั้งได้รับอนุญาตและแก้ไขเมื่อจัดการกับโครงสร้างคอนกรีต อย่างไรก็ตาม ข้อผิดพลาดในโครงสร้างโลหะจะต้องเป็นโมฆะ

น้ำหนักของโครงสร้างโลหะจะน้อยกว่าโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็ก ซึ่งช่วยลดความตึงเครียดของคานและเสา

ส่วนความแข็งแรงของโครงสร้างเหล่านี้เทียบเท่ากัน

เกี่ยวกับกำหนดเวลาในการทำงาน โครงสร้างโลหะมีข้อดีมากกว่า เนื่องจากขั้นตอนการทำงานสามารถทำได้พร้อมกัน ซึ่งแตกต่างจากโครงสร้างในคอนกรีตเสริมเหล็ก

สำหรับฉนวนกันความร้อน โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กมีข้อได้เปรียบเหนือโครงสร้างโลหะ เนื่องจากโครงสร้างโลหะมีความร้อนสูงเกินไปในฤดูร้อนและเย็นเกินไปในฤดูหนาว ซึ่งแตกต่างจากโครงสร้างคอนกรีตซึ่งจบลงด้วยความอบอุ่นและสบายมากกว่า

สุดท้าย โครงสร้างคอนกรีตมีข้อได้เปรียบเหนือโครงสร้างโลหะในการป้องกันอัคคีภัย ความจริงข้อนี้ดูเหมือนจะแสดงให้เห็นถึงการใช้โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กอย่างดีเยี่ยม

การใช้ไม้ที่ผ่านการรับรอง

มีความคิดริเริ่มต่างๆ ที่สนับสนุนการใช้ไม้ที่ผ่านการรับรองในการก่อสร้างโยธาเพื่อทดแทนโครงสร้างที่ทำด้วยคอนกรีต มีปัจจัยเชิงบวกหลายประการที่สนับสนุนแนวทางปฏิบัตินี้ เช่น การที่ไม้เป็นทรัพยากรหมุนเวียน ลดปริมาณก๊าซเรือนกระจก และเป็นวัสดุที่ทนทานและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ง่าย

ตรวจสอบภาพเคลื่อนไหวด้านล่างที่จัดทำโดยองค์กรพัฒนาเอกชน WWF-Brasil (กองทุนโลกเพื่อธรรมชาติ) ซึ่งกล่าวถึงและสนับสนุนการใช้ไม้ที่ผ่านการรับรองในโครงการก่อสร้างโยธา

นอกจากแอนิเมชั่นนี้แล้ว ยังน่าสนใจที่จะดูการพูดคุย TED Talks ของไมเคิล กรีน 'ทำไมเราควรสร้างตึกระฟ้าไม้'(ทำไมเราควรสร้างตึกระฟ้าไม้) เขาเป็นสถาปนิกที่ประเมินและเสนอความเป็นไปได้ในการสร้างอาคารสูงและงานที่ซับซ้อนด้วยไม้ที่ผ่านการรับรอง (อ่างคาร์บอน) แทนการใช้คอนกรีตและเหล็ก การนำเสนอใช้เวลา 14 นาทีและเข้าใกล้หัวข้อนี้อย่างสร้างสรรค์และน่าสนใจ ตรวจสอบการบรรยายที่นี่

คอนกรีตชีวภาพ: คอนกรีตที่ 'รักษา' ตัวมันเอง

คอนกรีตชีวภาพที่เรียกว่าเป็นการค้นพบที่สามารถปฏิวัติภาคการก่อสร้างโยธาและวิธีที่มนุษย์ดำเนินการก่อสร้างและซ่อมแซมได้อย่างสมบูรณ์ เกิดจากมือและจิตใจของนักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีในเดลฟท์ และมีความโดดเด่นในด้านความสามารถในการปิดผนึกรอยแยกและรอยแตกของตัวเอง มันจะเป็นรูปธรรมที่กอปรด้วยความสามารถในการ 'รักษาตัวเอง' ดังที่เกิดขึ้นในธรรมชาติกับสิ่งมีชีวิตบางชนิด

ตามที่ผู้สร้างกล่าวว่า bioconcrete เนื่องจากเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีชีวิต 100% เนื่องจากการมีอยู่ของแบคทีเรียในวัสดุซึ่งมีหน้าที่ในการเสนอคุณสมบัติพิเศษ นักวิจัยผสมคอนกรีตร่วมกับแคลเซียมแลคเตทและกลุ่มจุลินทรีย์ (Bacillus pseudofirmus). แบคทีเรียเหล่านี้สามารถมีชีวิตอยู่ได้นานกว่าสองศตวรรษในอาคาร แม้แต่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย

ในทางปฏิบัติ รอยแตกที่มีอยู่ในอาคารที่สร้างโดยใช้คอนกรีตชีวภาพจะถูกสร้างขึ้นใหม่เมื่อแบคทีเรียที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์สัมผัสกับน้ำ เมื่อเจาะรอยแตก พวกมันจะถูกกระตุ้นโดยความชื้นและเริ่มกินแลคเตท ผลลัพธ์สุดท้ายหลังจากการ 'ย่อย' ของแบคทีเรียเหล่านี้ ก็คือการผลิตหินปูน ซึ่งเป็นสารที่ทำหน้าที่ซ่อมแซมวัสดุ

แง่บวกอีกประการหนึ่งของไบโอคอนกรีตสัมพันธ์นั้นสัมพันธ์กับขอบเขตของรอยแตกที่สามารถกู้คืนได้โดยไม่มีข้อจำกัดในทางปฏิบัติ สามารถซ่อมแซมรอยแตกได้ถึงกิโลเมตร อย่างไรก็ตาม เพื่อการใช้งานที่ดีที่สุด ตัวแบ่งต้องกว้างไม่เกิน 8 มม. นอกจากนี้ เงินออมที่ได้จากการใช้คอนกรีตชีวภาพนั้นเป็นสิ่งที่คาดไม่ถึง เนื่องจากสามารถประหยัดเงินได้มาก

ดูวิดีโอต่อไปนี้ในภาษาอังกฤษซึ่งจัดทำโดย University of Delft ประเทศเนเธอร์แลนด์ แนวคิดและการทำงานของชีวภาพที่เป็นรูปธรรมได้รับการอธิบายโดยย่อโดยหนึ่งในผู้สร้าง

การรีไซเคิลคอนกรีต

การรีไซเคิลคอนกรีตเป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการต่อสู้กับขยะปริมาณมหาศาลที่เกิดขึ้นในแต่ละวันจากการก่อสร้างทางโยธา และเพื่อช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากกระบวนการสกัดและผลิตปูนซีเมนต์และคอนกรีต อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการรีไซเคิลคอนกรีตใน 'เทคนิคการใช้การปล่อยไฟฟ้าเพื่อรีไซเคิลคอนกรีตที่ผ่านการทดสอบเรียบร้อยแล้ว'

อุปสรรคสำคัญต่อการใช้คอนกรีตรีไซเคิลหมายถึงความแปรปรวนและความไม่แน่นอนในคุณสมบัติและคุณภาพขั้นสุดท้ายของวัสดุรีไซเคิล และจะส่งผลต่อความแข็งแรง ความแข็งแกร่ง และความทนทานของโครงสร้างที่สร้างขึ้นอย่างไร

เนื่องจากช่องว่างความรู้จนถึงตอนนี้ การใช้มวลรวมรีไซเคิลจึงถูกจำกัดไว้เฉพาะการใช้งานที่ไม่ใช่โครงสร้างเป็นหลัก เช่น ทางเท้า ถนน และในงานปรับระดับที่ดิน แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วคุณภาพของวัสดุรีไซเคิลจะสูงกว่าที่จำเป็นสำหรับวัสดุที่ไม่ใช่ การใช้งานโครงสร้าง

ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพัฒนาวิธีการวิจัยและวิศวกรรมที่เหมาะสมสำหรับการใช้มวลรวมคอนกรีตรีไซเคิลในงานโครงสร้าง เช่น อาคาร

นอกจากนี้ ยังมีทางเลือกอื่นๆ ที่มุ่งช่วยลดผลกระทบที่เกิดจากอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์ ตรวจสอบบทความ: 'เทคนิคทางเลือกลดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมจากกระบวนการผลิตปูนซีเมนต์' และ 'ปูนเม็ด: รู้ว่ามันคืออะไรและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมคืออะไร'

ปูนซีเมนต์ดังกล่าวเป็นพื้นฐานสำหรับ "การสร้าง" ของสังคมที่เรารู้จักในปัจจุบัน ดังนั้นเราจึงไม่ควรทำลายมัน แต่ให้มองหาทางเลือกในวงกว้างเพื่อลดผลกระทบ และพัฒนาทางเลือกที่ยั่งยืนมากขึ้น


ที่มา: สมาคมปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์แห่งบราซิล (ABCP) และความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการใช้ซีเมนต์ในการก่อสร้างโยธา