3 марта, 2024

hleb

Находите все последние статьи и смотрите телешоу, репортажи и подкасты, связанные с Россией.

Продукт на основе угля может заменить песок в бетоне

Зависимость мира от бетона, который является вторым наиболее потребляемым материалом после воды, приводит к экологическому и ресурсному кризису, поскольку темпы добычи песка превышают скорость его естественного возобновления.

Исследование исследователей из Университета Райса показало, что графен, полученный из металлургического кокса, продукта на основе угля, может служить не только армирующим материалом в цементе, но и заменителем песка в бетоне.

«Это может оказать серьезное влияние на одну из крупнейших отраслей промышленности в мире», — сказал Джеймс Терр, профессор Т.Т. и В.Ф. Чао в Университете Райса, а также профессор химии, материаловедения и наноинженерии. «Мы сравнили бетон, изготовленный с использованием альтернативного графенового заполнителя, с бетоном, изготовленным с использованием соответствующего песчаного заполнителя, и обнаружили, что наш бетон на 25% легче, но такой же прочный».

Бетон, смесь заполнителей, таких как песок и гравий, связанных с цементом и водой, необходим для городского развития. Ожидается, что к 2050 году 68% населения мира будет проживать в городских районах, поэтому ожидается, что спрос на бетон и, следовательно, на добычу песка значительно вырастет. За последние два десятилетия это число утроилось, достигнув примерно 50 миллиардов тонн в год. Однако это влечет за собой значительные экологические издержки.

На производство цемента, одного из основных компонентов бетона, приходится 8% выбросов углекислого газа во всем мире. Кроме того, добыча песка, которая практически не регулируется, представляет серьезную угрозу речным и прибрежным экосистемам. Согласно докладу Организации Объединенных Наций за 2022 год, растущий спрос на песок в сочетании с ростом населения и урбанизацией может вскоре привести к «песчаному кризису».

Применяя фирменную технику нагрева Джоуля к минеральному коксу, лаборатория Тора создала тип графена, который может служить заменой песка в бетоне.

READ  Во сколько сегодня бой Бобби Фиша? Кольцевые прогулки, Команда «Бег», Бег, Как смотреть Фиш против Боатенг Прембе

«Первоначальные эксперименты, в которых металлургический кокс превращался в графен, дали материал, который по размеру был похож на песок», — сказал Пол Адвинкула, аспирант Университета Райса и ведущий автор исследования. «Мы решили изучить возможность использования минерального графена, полученного из кокса, в качестве полной замены песка в бетоне, и наши результаты показывают, что он будет работать очень хорошо».

Испытания, сравнивающие традиционный бетон с бетоном из графеновых заполнителей, показывают многообещающие результаты. Бетон на основе графена не только соответствует механическим свойствам стандартного бетона, но также обеспечивает более высокое соотношение прочности и веса.

Лаборатория Tor использовала технологию FlashJoel в различных приложениях, включая синтез гибридных углеродных наноматериалов, переработку деталей аккумуляторов и удаление тяжелых металлов из летучей золы угля.

«Эта технология производит графен быстрее и в больших масштабах, чем предыдущие методы», — сказал Адвинкула.

Благодаря потенциалу снижения зависимости от природного песка и сокращения выбросов углекислого газа при производстве бетона, эта новая технология может привести к более устойчивому городскому развитию.

«Потребуется некоторое время, чтобы цена на графен упала настолько, чтобы это стало жизнеспособным», — сказал Тур. «Но это просто показывает, что есть альтернативы, которые мы можем использовать».

Сатиш Нагараджая, профессор гражданского и экологического строительства и машиностроения, который является одним из авторов исследования, подчеркнул, что «30% бетона состоит из песка, а это большая его часть».

«Тот факт, что мы находимся на грани «песчаного кризиса», мотивирует нас искать альтернативы, а минеральный кокс, который стоит примерно так же, как песок и составляет около 10% стоимости бетона, может помочь не только улучшить качество бетона. Но это также в конечном итоге приводит к значительной экономии».

READ  Джон Сина был добавлен в PGA Tour 2K23

Исследование проводилось при поддержке Инженерного корпуса армии США, Центра инженерных исследований и разработок (W912HZ-21-2-0050), Управления научных исследований ВВС (FA9550-22-1-0526) и Национального научного центра США. Фундамент.