Бетон является наиболее часто используемым строительным материалом в мире, но, к сожалению, цемент, из которого он изготовлен, оставляет углеродный след. Ученые из Токийского университета создали альтернативу, не содержащую цемента, которая напрямую связывает частицы песка, используя реакцию между спиртом и катализатором.
Бетон состоит из заполнителя, обычно песка и гравия, и связующего, которое действует как клей. Портландцемент является наиболее распространенным типом цемента, но его изготовление является довольно экологически неблагоприятным - между высокими температурами нагрева и выделением известняка на каждый килограмм цемента образуется около 1 кг углекислого газа. Учитывая, сколько материала производится каждый год, на производство цемента приходится около 8 % глобальных выбросов CO2.
Зная это, ученые работают над более экологичными альтернативами, чаще всего заменяя цемент отходами, такими как зола или шлак . Но в новом исследовании ученые разработали новый рецепт, который напрямую связывает частицы песка вместе.
«Исследователи могут производить тетраалкоксисилан из песка в результате реакции со спиртом и катализатором, удаляя воду, которая является побочным продуктом реакции», - говорит Юя Сакаи, ведущий автор исследования.
Команда экспериментировала со смесями кварцевого песка, этанола, гидроксида калия и 2,2-диметоксипропана, нагретыми в медном сосуде. Они выполнили десятки различных вариантов установки, изменяя объемы и соотношение ингредиентов, температуру, при которой она была обожжена, и продолжительность - 24, 36, 48 или 72 часа.
Песок склеился в разной степени в зависимости от вариации, в результате нескольких испытаний был получен стабильный и относительно прочный бетонный материал. Тем не менее, его прочность на сжатие еще не соответствует тому, что вы ожидаете от традиционного бетона.
Однако у нового метода есть другие преимущества, исследователи говорят, что этот новый тип бетона может быть более долговечным, чем обычные материалы. Его также можно использовать с более широким спектром заполнителей, включая песок с разным размером частиц и другие материалы, которые могут расширяться там, где его можно использовать.
«Мы получили достаточно прочные продукты, например, из кварцевого песка, стеклянных шариков, песка пустыни и искусственного лунного песка», - говорит Ахмад Фарахани, второй автор исследования. «Эти результаты могут способствовать продвижению к более экологичной и более экономичной строительной отрасли во всем мире.
