導入: 持続可能なコンクリートのための場合

建設業界は、世界的なCO2出力の約8%を占める伝統的なポートランドセメント生産だけで、世界的な炭素排出量への大きな貢献です。同時に、部門は膨大な量のバージンの集約を消費し、建設と解体廃棄物の膨大な量を発生させます。このデュアル圧力は、リサイクル材料を組み込む環境に優しいコンクリートに集中した研究を持っています。ポストコンシューマーと工業用副構成によって、エンジニアは材料を生産することを目的としていますが、このような構造的な効果は、このような構造的な効果を低減するだけでなく、複雑な構造の目標を低減するだけでなく、構造的な構造的な効果を低減することを目指しています。

なぜ慣習的なコンクリートはショートを落ちます

標準的なコンクリートは、ポートランドセメント、粗い、そして微妙な集約、および水に3つの主要な成分に依存しています。セメントの生産は、加熱石灰岩と粘土を1400°C以上に含み、化学反応と燃料燃焼の両方の間に大量のCO2を放出するプロセス。さらに、鉱山の砂と砂利は、生息地の破壊、地下水枯渇、および河川床の侵食を引き起こします。構造のコンクリートの寿命の後、コンクリートのこぼれは、多くの場合、埋め立てで終わる、資源のコストを削減する。これらの代替品は、その代替品の代替品を抑えることができます。

コンクリート用リサイクル材料のポートフォリオ

エンジニアは、コンクリートで使用するために、リサイクルおよび廃棄物処理材料の広い範囲を探索しました。各材料は、ユニークな利点と制約をもたらします。

リサイクルされたアグレゲート

破壊された構造からコンクリートを粉砕することは最も共通リサイクルされた総計です。それは汚染物質を取除き、標準的な総計のサイズに一致させるために等級別にされるように処理されます。リサイクルされたコンクリートの総計(RCA)は、通常より高い水吸収およびより低い密度を、仕事可能性および強さに影響を与えることができます。同様に、粉砕されたガラスは非構造適用の微妙な総計を取り替え、およびリサイクルされたプラスチック----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

セメントの取り替えとして産業によってプロダクト

フライアッシュは、石炭火力発電所からの残留物で、補補間材料として広く使用されています。それはコンクリートの作業性を改善し、水分の熱を削減し、長期の強度を高めます。鉄の生産の副産物である地上の造粒されたブラスト炉の敷設(GGBS)は、同様の利点を提供し、いくつかの混合でポートランドセメントの70%まで交換することができます。シリコン製錬、シリコンメタル生産から非常に良い粉末は、特にコンクリートの強度とコンクリートの切断だけでなく、コンクリートのコンクリートのコンクリートのコンクリートのコンクリートのコンクリートのコンクリートのコンクリートのコンクリートを増加させるの強度を高めるために使用されます。

その他リサイクル部品

タイヤからリサイクルされたゴムは、優れた耐衝撃性と断熱性でコンクリートを作成する、微妙な集約の一部を交換することができ、圧縮強度を低下させる。 繊維廃棄物と砕かれたカーペット繊維は、補強として調査されています。 米殻灰のような農業残留物でさえ、ポゾラン材料として研究されています。 利用可能な入力の多様性は、環境に優しいコンクリートがローカル廃棄物の流れや特定のプロジェクト要件に合わせて調整することができることを意味します。

ミックスデザインとパフォーマンスの最適化

リサイクル材料でコンクリートを設計することは単に置換の問題ではありません。それは、目標特性を維持または達成するための系統的なアプローチが必要です。主な変数は次のとおりです。置換比、粒子サイズ分布、水分含有量、および化学混和の使用。

作業性・水需要

リサイクルされた総計は、水需要を増加させ、作業性を低下させることができる、粗い表面と高い気孔率を有する。 償却するために、エンジニアは、超可塑剤または事前に吸収する。 フライアッシュのようなセメントの交換のために、球状粒子形状は、部分的に粗い集約の効果をオフセットする流動性を改善します。

強度と耐久性

圧縮強度は、リサイクル材料の品質と比率の影響を受けます。 RCAコンクリートは、交換レベルが30%以下にとどまり、適切な処理が弱い乳鉢層を除去するときに、従来の混合物と同等の強度を達成することができます。 補間粘着材料は、しばしば継続的な気孔率反応による後続強度を向上させる。 耐久性の問題は、ガラスの集約を使用するときに、耐アルカリ性反応の可能性を高めています。 適切な混合設計、空気の増強や低張力の使用に伴い、これらのリスクは、これらのリスクを低減することができます。

長期性能

リサイクルされた総計コンクリートのクリープと収縮は、RCAのより大きいペースト含有量による従来のコンクリートよりも高いかもしれません。しかし、慎重にグラデーションし、ミネラル添加剤の使用は許容限度内でこれらの値をもたらすことができます。凍結解凍抵抗および硫酸塩の攻撃は、特に過酷な気候で、注意を必要とする他の領域です。包括的なテスト - を含む急速な塩化物透過性、超音波パルス速度、および凍結解凍サイクル - 分野の前に不可欠です。

環境・経済活動

環境に優しいコンクリートのための第一次モチベーションは環境です。リサイクルされた材料を使用して埋め立て物を廃棄し、天然資源を節約し、温室効果ガス排出量を削減します。30%のフライアッシュと30% RCAを含むコンクリートのライフサイクル分析は、約20%のエンボデッドエネルギーの減少と従来のコンクリートと比較して約25%のCO2削減を示しています。これらの数値は、より高い交換比率でさらに改善しますが、パフォーマンストレードオフは管理する必要があります。

経済上、リサイクルされた材料は、特に地元のソースが豊富で埋め立て処分コストが高い場合、新しい選択肢よりも安くなる可能性があります。しかし、処理と品質管理はコストを追加します。多くの地域で、緑の建物認証(LEED、BREEAM)などの政府のインセンティブや規制は、リサイクルされたコンテンツの使用を奨励し、開発者にとって経済的に魅力的にしています。

残っている課題

利点にもかかわらず、, 広スプレッドの採用は、いくつかのハードルに直面しています. リサイクル材料の品質の多様性は、主要な懸念です: ソースは異なります, 汚染物質は一般的です, 老化インフラは、矛盾するフィードストックを収量. 標準化されたテストプロトコルと品質分類はまだ進化しています. もう一つの課題は、多くの小説のための長期フィールドデータの欠如です, これは、設計エンジニアが慎重になります. さらに, リサイクルされたコンクリートの認識は、業界の文書の変化を監視するが、, 文書の状況が変化するが、.

ケーススタディと現実世界のアプリケーション

いくつかのランドマークプロジェクトは、環境に優しいコンクリートの生存性を示しています。 オランダでは、円コンクリートイニシアティブは、橋構造で100%リサイクルされた総計を使用して、5年以上のパフォーマンスを慎重に監視しています。 オーストラリアでは、シドニーのバランガロのグリーンスター認定ビルが、高額フライアッシュコンクリートを組み、40%のエンボディカーボンを切断しました。 米国では、Wisconsin Department of Transportationは、数十年にわたり、リサイクルされた総計を建設し、これらのニーズを組み合わせて設計し、これらの要件を満たすことができると、従来の設計要件を満たすことができると、従来の設計要件を満たすことができると、これらの要件を満たすことができると、これらの要件を満たすことができます。

テクノロジーと未来の方向性を融合

研究は、境界線をプッシュし続けます。ナノ・ケイ酸やカーボンナノチューブを追加するなど、ナノテクノロジーの統合は、リサイクルされた総計とセメントペーストの間の結合を改善し、強度を高め、透過性を削減することができます。バイオベースの添加剤は、細菌の自己治癒剤および木廃棄物からセルロースナノクリスタルを含む、耐久性と持続可能性を高める新しい方法を提供します。カーボン・キャプチャおよび利用(CCU)技術は、リサイクルまたは硬化剤を硬化させるときに、CO2を委託するために開発されています。

もう一つの有望な領域は、混合設計最適化における人工知能の使用です。機械学習アルゴリズムは、数百の材料パラメータに基づいて性能を予測することができ、エンジニアは、特定のプロジェクトのためにリサイクルされたコンポーネントの最良の組み合わせを見つけることを可能にします。 生産中のデジタルツインとセンサーベースの品質監視は、品質を標準化し、リサイクルされた材料の自信を築くのに役立ちます。

規制および市場ドライバ

エコ・フレンドリー・コンクリートへのシフトは、進化する規制と市場力によってサポートされています。 欧州連合の建設と破壊廃棄物プロトコルは、リサイクル対象をセットします。多くの国では、公共調達における最小限のリサイクルコンテンツを強化しています。 建物コードは徐々に更新され、より高い交換比率を可能にします。 ネットゼロコンクリートのコミットメントなどの民間部門の取り組みは、複数の大手セメント企業による低炭素代替投資を加速しています。

エンジニア、建築家、およびスペクシファイアーは、現在、リサイクル材料に関するガイダンスのための「[]]]」とRMC Research Foundation]の組織からリソースを参照することができます。 ]]などの標準は、集計対象がリサイクルコンテンツ仕様を含むように変更されています。 これらの開発は、リスクを伴わない実践するために、より簡単に実践することができます。

コンテンツ

リサイクル材料を使用して環境に優しいコンクリートは未来的な概念ではありません。それは、建設セクターの緊急な環境課題に対処する実用的で、ますます実証済みのソリューションです。リサイクルされた総計、産業副産物、代替バインダーを慎重に選択し、比例させることにより、市民エンジニアは、炭素排出量と廃棄物を劇的に削減しながら構造的な要求を満たすコンクリートを生産することができます。 パスフォワードは、供給チェーン全体で継続的な研究、標準化、およびコラボレーションを必要とします。 適切な知識とコミットメントにより、業界はより持続可能なシステムを構築することができます。 メートル単位で1回。