Onderzoeker van USP São Carlos werkt aan het verminderen van milieuschade aan cement, verantwoordelijk voor 5% van de CO2-uitstoot in de wereld
Afbeelding: annawaldl via Pixabay / CC0
Cement is verantwoordelijk voor 5% van de uitstoot van kooldioxide (CO2) in de wereld. Het is ook het tweede meest geconsumeerde materiaal op aarde, na water. Ondanks de voordelen impliceert zijn massale aanwezigheid in de civiele bouw een hoge milieuschade. Professor Bruno Luís Damineli, van USP's Institute of Architecture and Urbanism (IAU), in São Carlos, werkt aan duurzame concrete vormen sinds zijn doctoraat, behaald aan USP's Polytechnic School (Poli), met een stage bij het Royal Institute of Technology (Zweden).
- Cement: ken de oorsprong, het belang, de risico's en alternatieven
In het doctoraat ontwikkelde de onderzoeker mengsels van beton met een laag cementgehalte. Dat wil zeggen, hij creëerde zachtere composities voor beton - in wezen samengesteld uit water, cement, zand en grind - zonder de prestaties in gevaar te brengen. De onderzoeker onderzocht hoe de openingen tussen de aggregaten die in het mengsel gaan, kunnen worden verkleind. Hoe meer holtes ertussen, hoe meer cement er nodig is om ze op te vullen. Evenzo, hoe minder holtes, hoe minder cement er nodig is.
Met behulp van twee verschillende technieken (verpakking en verspreiding van deeltjes), verkleinde Damineli de holte tussen de aggregaten en verminderde de hoeveelheid cement die in beton werd gebruikt met 75%, vergeleken met beton van goede kwaliteit dat op de markt wordt geproduceerd. “Bij laboratoriumtesten is deze reductie erg hoog, omdat de controle over de testen en gebruikte materialen groter is. Toch denken we dat het in de praktijk mogelijk is om 50% te verminderen zonder de sterkte van het beton te verminderen ”, zegt hij. De resultaten leverden de wetenschapper de 1e plaats op in de Starkast Betong, in 2012, naast de USP Tese Highlight Award 2015.
Illustratief schema van: a) holtes tussen toeslagmaterialen in conventioneel beton, met grind (grijze cirkels) en zand (geel); b) verminderde holle ruimtes in beton met een hogere verpakkingsgraad (Credits: Bruno Damineli)
Geen grind: prototype huis met gerecycled aggregaat
Het tweede aspect van concrete duurzaamheid waar Damineli mee werkt, bestaat uit het vervangen van grind door gerecyclede aggregaten. “Het probleem is dat het gerecyclede toeslagmateriaal zwakker is dan het natuurlijke en om dit te compenseren, is het gebruikelijk om het cementgehalte in het mengsel te verhogen, waardoor ook de impact op het milieu nog groter wordt”, bekritiseert de professor.
Daarom is het uw huidige zorg om na te denken over hoe u de weerstand van “duurzaam beton” kunt behouden. Daartoe heeft het al een overeenkomst getekend met een nationaal bedrijf om een prototype-huis te bouwen, dat naar verwachting in augustus 2019 van start gaat, met gerecycled aggregaat. Het idee is om te analyseren in hoeverre het mogelijk is om dit materiaal te gebruiken, waarbij een goede relatie behouden blijft tussen de hoeveelheid cement in het mengsel en de mechanische prestatie, dat wil zeggen zonder de weerstand in gevaar te brengen.
Damineli publiceerde in 2017 al een artikel waarin het gebruik van gerecyclede toeslagmaterialen met een lage dosis cementgehalte wordt beschreven. In de prototypehuis lopen verschillende tests om de best mogelijke relatie tussen cementgehalte en prestatie te bereiken. Als de tests succesvol zijn, zal de impact op het milieu van het belangrijkste materiaal dat in gebouwen wereldwijd wordt gebruikt drastisch verminderen.
