Было показано, что добавление шлака сокращает выбросы парниковых газов при производстве бетона более чем на 95%. Теперь исследователи обнаружили, что бетон обеспечивает эффективность.

«В ходе наших испытаний мы заменили до 40% цемента, обычно используемого в бетоне», — говорит старший научный сотрудник Пер Андерс Эйдем из SINTEF Helgeland, расположенного на севере Норвегии.

Используя мелкодисперсный шлак в качестве добавки к связующему, исследователи добились значительного снижения воздействия бетона на климат.

Этот метод привел к сокращению выбросов парниковых газов на 95% по сравнению с использованием традиционного цемента. Восемь процентов глобальных выбросов парниковых газов приходится на производство бетона.

«Производители цемента признают, что необходимо что-то делать с воздействием их продукции на климат, а, следовательно, и с тем, чтобы сделать бетон более экологичным», — говорит Эйдем.

От промышленного наполнителя до устойчивой добавки

Пер Андерс Эйдем проводит исследования бетонов, в которых большая часть традиционного цементного вяжущего заменяется шлаковым материалом, называемым кремнеземным зеленым камнем, или SiGS. Проект называется VALSiGS. SiGS — это шлаковый отход, образующийся при производстве силициомарганца, который является ключевым компонентом в производстве стали.

«Шлак SiGS является побочным продуктом, традиционно используемым в качестве промышленной засыпки, и производителям марганца Eramet необходимо было найти альтернативное применение для этого материала», — говорит Эйдем.

«Добавление таких побочных продуктов в бетон — это лишь одна из ряда инициатив, которые производители цемента пробуют реализовать, чтобы уменьшить свое воздействие на климат», — говорит Эйдем. «Другим способом было использование золы, образующейся на угольных электростанциях, но доступ к этому материалу в настоящее время становится все более ограниченным, и маловероятно, что его станет намного больше», — объясняет он.

Шлак от выплавки чугуна является еще одним побочным продуктом, который используется в производстве цемента.

«Шлак SiGS, который мы сейчас изучаем, обладает некоторыми свойствами, сходными с теми, которые мы получаем при производстве чугуна в доменных печах», — говорит Эйдем. «При измельчении до мелкодисперсного порошка шлак приобретает связующие свойства, которые позволяют ему вступать в реакцию и заменять некоторые компоненты цемента», — объясняет он.

Мелкодисперсный порошок

Для проведения испытаний SiGS-шлака SINTEF и Eramet объединили усилия со специалистами по бетонному покрытию Aaltvedt Betong и производителями сборных плит Block Berge Bygg.

«Мы измельчили шлак, чтобы выяснить, как он будет вести себя в качестве заменителя цемента», — объясняет Эйдем. «Eramet охлаждает SiGS и измельчает его до того же размера частиц, что и цемент. Затем они изготовили как сухую бетонную смесь, подобную той, которая используется для литья брусчатки, так и влажную смесь, подобную той, которая используется в строительных конструкциях «, — говорит он.

Достаточно прочный

«В обоих случаях мы получили очень хорошие результаты», — говорит Эйдем, имея в виду измерения прочности бетонных смесей. Исследователи провели свои тесты через 28 дней, что является стандартным периодом для испытаний бетона на прочность.

Прочность бетона увеличивается с возрастом, значительно превышающим 28-дневный период. В настоящее время исследователи пришли к выводу, что «SiGS concrete» достаточно прочен, чтобы его можно было использовать для тех же целей, что и бетон, содержащий чистый цемент без каких-либо шлаковых добавок.

«Его первоначальная прочность ниже, но через 28 дней она увеличивается, так что он становится таким же прочным, как так называемый экологический цемент — по крайней мере, в случае сухой бетонной смеси», — говорит Эйдем.

Результаты были хорошими, даже несмотря на то, что целых 40% цемента было заменено SiGS. Однако на следующем этапе проекта, когда цемент SiGS будет испытываться в более крупном масштабе, вполне вероятно, что в смеси будет введена меньшая доля шлака SiGS, чем в первоначальных экспериментах.

Сокращение выбросов на 95%

Степень, в которой цементные смеси SiGS можно охарактеризовать как более благоприятные для климата, чем чистые цементы, зависит от многих факторов, в том числе от того, как вырабатывается электроэнергия, используемая при их производстве. Однако первая оценка показывает, что углеродный след чистого цемента в 20-25 раз больше, чем у смесей SiGS. Другими словами, использование SIGS может привести к сокращению выбросов парниковых газов на 95% по сравнению с традиционным цементом.