Екологічно орієнтовані практики виробництва бетону
DOI:
https://doi.org/10.25140/2411-5363-2024-2(36)-15-30Ключові слова:
стійкість; виробництво бетону; біомімікрія; біобетон; самовідновлювальний бетон; зелений бетонАнотація
Будівництво з використанням екологічно чистих, перероблених або біоматеріалів – це шлях до зменшення вуглецевого сліду, виснаження природних ресурсів, що так важливо для нашого добробуту та подальшого розвитку людства. Загальновідомо, що залізобетон є одним з найбільш переважних будівельних матеріалів у багатьох сферах застосування. Водночас виробництво бетону, зокрема портландцементу, вважається найбільш забруднювальним процесом з величезною кількістю викидів CO2, що призводить до деяких екологічних проблем, відомих як глобальне
потепління або парниковий ефект. Наміри стати зеленими та мінімізувати проблеми, згадані вище, потребують зміни наших звичних методів виробництва бетону в бік більш орієнтованих на навколишнє середовище, відповідно, екологічно чистих.
Зусилля вчених усього світу щодо зменшення викидів CO2 та споживання ресурсів під час виробництва бетону призвели до появи біо- та зеленого бетону. Ідея біобетону (або бетону, що самовідновлюється) спирається на концепцію біомімікрії виробництва цементу через адаптацію природних елементів, моделей, шаблонів і систем для вирішення проблем людини. Таким чином, було встановлено потенціал оточуючого мікробіому (мікробів і мікробів) для самовідновлення бетону, зокрема, для відтворення CaCO3, коли починають наростати тріщини.
Ідея зеленого бетону зовсім інша і в основному базується на заміні звичайного портландиту іншим додатковим цементуючим матеріалом, таким як мелений гранульований доменний шлак, летуча зола або пуцолановий матеріал, відомий як кремнезем, а також метакаолін.
Ця стаття містить вичерпний огляд впливу стійких, екологічно орієнтованих будівельних матеріалів для виробництва бетону на його механічні властивості. Показано, що застосування доменного шлаку, летучої золи, кремнезему або метакаоліну як часткової заміни звичайного портландцементу при виготовленні бетону покращує його механічні властивості, зокрема міцність на стиск, розтяг і згин.
Посилання
Leising, E., Quist, J., Bocken, N. (2018). Circular Economy in the building sector: Three cases and a collaboration tool. J. Clean. Prod., 176, 976–989.
Gursel, A.P., Maryman, H., Ostertag, C. (2016). A life-cycle approach to environmental, mechanical, and durability properties of “green” concrete mixes with rice husk ash. J. Clean. Prod., 112, 823–836.
Cebri´ an, G., Junyent, M., Mula, I. (2020). Competencies in education for sustainable development: emerging teaching and research developments. Sustainability, 12(2), 579.
Adesina, A., (2020). Recent advances in the concrete industry to reduce its carbon dioxide emissions. Environ. Challenges, 1, 100004.
Andrew, R.M. (2017). Global CO2 emissions from cement production. Earth Syst. Sci. Data Discuss., 195–217.
Tarun, R., Asce, F. (2008). Sustainability of concrete construction. Practice periodical on structural design and construction, 13(2).
Chalee, W. Jaturapitakkul, C., Chindaprasirt, P. (2009). Predicting the chloride penetration of fly ash concrete in seawater. Marine Structures, 22(3), 341-353.
Broomfield, J.P. (2023). Corrosion of Steel in Concrete: Understanding, Investigation and Repair (3rd ed.). CRC Press.
Bolotov, M.H., Bolotov, H.P., Pribytko, I.O., Korzachenko, M.M. (2019). Ways of increasing of reinforced concrete`s corrosion strength. Technical Sciences and Technology, 4(18), 247–258.
Bolotov, M.H. (2013). Analytical report of main causes and consequences of accidents of buildings and structures on the territory of Ukraine for the past five years. Bulletin of ChDTU, 4, 197-204.
Bolotov, H.P., Bolotov, M.H., Oleksienko, S.V. (2015). Hand arc welding of builds steels by a littleamperearc with modulation of current. Technical Sciences and Technology, 1(1), 48-53.
Bolotov, M.H., Bolotov, H.P., Haneev, T.R., Korzachenko, M.M. (2017). Evaluation of the carrying capacity of reinforced concrete welded armature joints. Technical sciences and technologies series, 1(7), 58-67.
Bolotov, G., Tsybulya, S., Bolotov, M., Prybytko, I., & Yushchenko, S. (2022). Analysis of the efficiency of migrative corrosion inhibitors (MCI) usage in order to increase the exploitation duration of reinforced concrete. Technical Sciences and Technology, 1(27), 199–210.
Pacheco-Torgal, F. and Labrincha, J.A. (2013). Biotech cementitious materials: Some aspects of an innovative approach for concrete with enhanced durability. Construction and Building Materials, 40, 1136-1141.
Achal, V., Mukerjee, A. and Reddy, M. S. (2013). Biogenic treatment improves the durability and remediates the cracks of concrete structures. Construction and Building Materials, 48, 1-5.
Mattews, F. (2011). Towards a Deeper Philosophy of Biomimicry Organizations & Environment. Sage Publications (PP. 1-24).
Silva, F.B. et al. (2015). Industrial application of biological self-healing concrete: Challenges and economic feasibility. Journal of Commercial Biotechnology, 21(1), 31-38.
Adekunle, P., Aigbavboa, C., & Akinradewo, O. (2021). Intervention of Biomimicry for Sustainable Construction. The use of Bio-Concrete. Journal of Agronomy, Technology and Engineering Management, 4, 641-648.
Seifan, M., Samani, A.K., & Berenjian, A. (2016). Bioconcrete: next generation of self-healing concrete. Appl Microbiol Biotechnol, 100, 2591–2602.
Hearn, N. (1998). Self-sealing, autogenous healing and continued hydration: What is the difference? Materials and Structures/Materiaux et Constructions, 31(212), 563-567.
Suhendro, B. (2014). Toward green concrete for better sustainable environment. Procedia Eng., 95, 305–320.
Liew, K.M., Sojobi, A.O., Zhang, L.W. (2017). Green concrete: Prospects and challenges. Constr. Build. Mater., 156, 1063–1095.
Divsholi, B.S., Yang, T., Lim, D., Teng, S. (2014). Durability Properties and Microstructure of Ground Granulated Blast Furnace Slag Cement Concrete. Int. J. Concr. Struct. Mater., 8, 157–164.
Elchalakani, M., Aly, T., Abu-Aisheh, E. (2014). Sustainable concrete with high volume GGBFS to build Masdar City in the UAE. Case Stud. Constr. Mater., 1, 10–24.
Al-Hamrani, A., Kucukvar, M., Alnahhal, W., Mahdi, E., Onat, N.C. (2021). Green Concrete for a Circular Economy: A Review on Sustainability, Durability, and Structural Properties. Materials, 14, 351.
Oner, A., Akyuz, S. (2007). An experimental study on optimum usage of GGBS for the compressive strength of concrete. Cem. Concr. Compos., 29, 505–514.
Bambang S., (2014). Toward Green Concrete for Better Sustainable Environment. Procedia Engineering, 95, 305-320.
Duraman, S. & Omar, M. (2019). Durability of pulverised fuel ash (PFA) concrete exposed to acidic and alkali conditions. MATEC Web of Conferences, 258. 05015. 10.1051.
Naik, T.R., Singh, S.S., Hossain, M.M., Fellow, P., Science, A. (1994). Permeability of concrete containing large amounts of fly ash. Cem. Concr. Res., 24, 913–922.
Shannag, M. (2000). High strength concrete containing natural pozzolan and silica fume. Cem. Concr. Compos, 22, 399–406.
Sarıdemir, M. (2014). Effect of silica fume and ground pumice on compressive strength and modulus of elasticity of high strength concrete. Constr. Build. Mater., 49, 484–489.
Duan, P., Yan, C., Zhou, W. (2017). Compressive strength and microstructure of fly ash based geopolymer blended with silica fume under thermal cycle. Cem. Concr. Compos., 78, 108–119.
Shekarchi, M., Rafiee, A., Layssi, H. (2009). Long-term chloride diffusion in silica fume concrete in harsh marine climates. Cem. Concr. Compos., 31, 769–775.
Zhao, S., Zhang, Q. (2019). Effect of Silica Fume in Concrete on Mechanical Properties and Dynamic Behaviors under Impact Loading. Materials, 12(19), 3263.
Khedr, S., Abou-Zeid, M. (1995). Characteristics of silica-fume concrete. J. Mater. Civ. Eng., 6, 357–375.
Mazloom, M., Ramezanianpour, A., Brooks, J.J. (2004). Effect of silica fume on mechanical properties of high-strength concrete. Cem. Concr. Compos., 26, 347–357.
Wong, H.S., Razak, H.A. (2005). Efficiency of calcined kaolin and silica fume as cement replacement material for strength performance. Cem. Concr. Res., 35, 696–702.
Iyellapogu, A., Venkata, R., Katukuri, H. (2018). Behaviour of silica fumes on reinforced concrete columns. International Journal of Research in Engineering and Technology, 5, 2347‒4718.
Pillay, D. L., Olalusi, O. B., Kiliswa, M. W. (2002). Engineering performance of metakaolin based concrete. Cleaner Engineering and Technology, 6, 100383.
Khater, H. (2011). Influence of Metakaolin on Resistivity of Cement Mortar to Magnesium Chloride Solution. Ceramics – Silikáty, 54, 325-333.
Sabir, B., Wild, S., Bai, J. (2001). Metakaolin and calcined clays as pozzolans for concrete: a review. Cement Concr. Compos., 23 (6), 441–454.
Song, H.-W., Lee, C.-H., Ann, K. Y. (2008). Factors influencing chloride transport in concrete structures exposed to marine environments. Cement and Concrete Composites, 30(2), 113-121.
Zhang, M., Malhotra, V. (1995). Characteritics of a thermally activated alumina-silicate pozzolanic material and its use in concrete. Cem. Concr. Res., 25, 1713–1725.
Wild, S., Khatib, J.M., Jones, A. (1996). Relative strength, pozzolanic activity and cement hydration in superplasticised metakaolin concrete. Cem. Concr. Res., 26, 1537–1544.
Khatib, J.M., Hibbert, J.J. (2005). Selected engineering properties of concrete incorporating slag and metakaolin. Constr. Build. Mater., 19, 460–472.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
