Исследователи изготавливают блок карбоната кальция для строительства

Карбонатный кирпич кальция (справа) по сравнению с обычным кирпичом (слева).Новый кирпич может быть изготовлен с высокой плотностью, прочностью сжатия, прочностью растяжения и модулем Янга (способность противостоять изменениям при продольном сжатии).Кредит: Журнал передовой конкретной технологии (2024).Doi: 10.3151/jact.22.406

Исследователи во главе с командой в Университете Токио превратили бетон из разрушенного школьного здания и углекислого газа (CO2) из ​​воздуха в новые блоки, достаточно прочные, чтобы построить дом.

Процесс включал измельчение старого бетона в порошок, реагируя его с CO2 от воздуха, давило его на слоях в форме и, наконец, нагрев его, чтобы сформировать новый блок.

Вместо того, чтобы делать здания только из нового бетона, этот метод может предложить способ переработки старых материалов, а также улавливать углекислый газ в процессе.Блоки теоретически можно переделать снова и снова, через тот же процесс.Результаты опубликованы в журнале передовых конкретных технологий.

Несколько лет назад исследователи разработали новый бетон, который мог сократить парниковые газы и повторно использовать отходы из строительной отрасли.

Проект был назван C4S, который означает систему циркуляции карбоната кальция для строительства, и возглавлял профессор Такафуми Ногучи, в качестве менеджера проекта, где профессор Иппея Маруяма руководил развитием материала.Оба исследователя из кафедры архитектуры в Университете Токио.

Вместе с командой они разработали метод объединения старого бетона с углекислым газом, взятым из воздуха или промышленного выхлопа, для создания нового, прочного материала, называемого карбонатным бетоном кальция.Тем не менее, полученные блоки были длиной всего на несколько сантиметров.

Теперь они подняли эту технологию на следующий уровень.

«Мы можем сделать кирпичи карбоната кальция большими и достаточно прочными, чтобы строить обычные дома и тротуары», - сказал Маруяма.«Эти блоки теоретически могут использоваться в полусмертном порядке посредством повторного раздавливания и переделки, процесса, который требует относительно низкого энергопотребления. Теперь конкретные в старых зданиях можно рассматривать как своего рода городской шахт для создания новых зданий».

Известняк является ключевым ингредиентом в портлендском цементе, который обычно используется для изготовления бетона.Скала обеспечивает долговечность и силу, одновременно улучшая работоспособность.Тем не менее, запасы известняка ограничены, а в некоторых странах больше, чем другие, такие как Япония.Таким образом, внимание - это переход от создания новых материалов на поддержание и повторное использование того, что уже доступно.

«Мы пытаемся разработать системы, которые могут внести свой вклад в круговую экономику и углеродную нейтралитету. В Японии текущий спрос на строительные материалы меньше, чем в прошлом, поэтому сейчас самое время для разработки нового типа строительного бизнеса, в то время какТакже улучшение нашего понимания этого жизненно важного материала посредством нашего исследования », - объяснил Маруяма.

Снесенный бетон из школьного здания был раздавлен в тонкий порошок, просеянный, а затем газирован в течение трех месяцев.Карбонизация, как правило, является медленным, естественным процессом, который происходит, когда соединения в бетоне, такие как портландайт и гидрат силиката кальция, реагируют с CO2 в воздухе с образованием карбоната кальция.

Исследователи выполнили ускоренную версию этого процесса, чтобы воссоздать тот же бетон, который вы найдете в старых зданиях.Это было для того, чтобы проверить, что они все еще могут сделать новые сильные блоки даже от старого бетона.

Затем карбонируемый порошок давили с помощью кальциевого бикарбонатного раствора и сушили.В своем предыдущем эксперименте команда создала бетон карбоната кальция, залив раствор бикарбоната через карбонированный бетонный порошок и нагревая его.В этой обновленной версии, а также нагревая материал, команда построила бетон в слоях в форме, которая уплотняла его под давлением.Они обнаружили, что это усилило прочность блоков.

«В рамках проекта C4S мы намерены построить настоящий двухэтажный дом к 2030 году»,-сказал Маруяма.«В течение следующих нескольких лет мы также планируем переехать на пилотную установку, где мы можем повысить эффективность производства и промышленное применение, а также работать над созданием гораздо более крупных строительных элементов, поскольку мы движемся к тому, чтобы сделать этот материал в коммерческой доступной».

More information: Ippei Maruyama et al, Cold-sintered Carbonated Concrete Waste Fines: A Calcium Carbonate Concrete Block, Journal of Advanced Concrete Technology (2024). DOI: 10.3151/jact.22.406