بتن یکی از موادی است که حضور آن در موارد بسیاری و ساختن بسیاری از مکان‌ها اعم از ساختمان، تالار، پل و تونل‌ها استفاده می‌شود. بتن، پس از آب، پرمصرف‌ترین ماده روی زمین است. بتن پوسیده نمی‌شود و نمی‌سوزد. هزینه آن نسبتاً کم است و می‌توان از آن برای ساخت هر ساختمانی استفاده کرد، از سنگفرش‌های کم ارتفاع گرفته تا قاب‌های سازه‌ای محکم گرفته تا نماهای خارجی و … بتن همچنین تنها ماده اصلی سازه‌ای است که معمولا در محل تولید می‌شود. در این خبر قصد داریم سه فناوری که بتن را پایدارتر می‌کند، معرفی کنیم.
به گزارش پایگاه خبری قرطاس و به نقل از ایسنا، خانه‌ها، پل‌ها و تونل‌ها چه وجه مشترکی با هم دارند؟ آنها مانند بسیاری از سازه‌های دیگر از بتن ساخته شده‌اند. این یک ماده قابل اعتماد و ارزان برای تولید است که از زمان رومیان در نسخه متفاوتی وجود دارد.
سالانه بیش از چهار میلیارد تن بتن در جهان تولید می‌شود. این کار تولید هشت درصد از انتشار کربن دی اکسید جهانی را تشکیل می‌دهد. با این حال، مسئله‌ای وجود دارد که تغییرات آب و هوایی نامیده می‌شود و به همین دلیل زمان آن فرا رسیده است که جایگزین‌های پایدارتری برای ایجاد بتن داشته باشیم.
- بتن چگونه ساخته می‌شود؟
ساخت بتن با استخراج مواد خام شروع می‌شود که مخلوط آن را گچ، سنگ آهک و خاک رس تشکیل می‌دهد. سپس، این مواد در مرحله آسیاب کردن، به پودر ریز و پودر خام تبدیل می‌شوند.
- در گام بعد چه اتفاقی می‌افتد؟
پودر خام داخل یک کوره سیمان(یک استوانه چرخان طولانی) می‌رود که در آنجا تا ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد گرم می‌شود. این مرحله از فرآیند برای حل کردن پیوندهای شیمیایی و ترکیب مجدد آنها به ترکیبات جدید است. محصول نهایی این فرآیند «کلینکر» نام دارد که در ادامه با گچ و مواد افزودنی مخلوط می‌شود تا سیمان بدست آید. پودر خاکستری اکنون آماده استفاده در محیط‌های ساختمانی است و با شن، آب و ماسه مخلوط می‌شود. کلینکر(Clinker) در تولید سیمان پُرتلَند، دانه‌های حرارت دیده‌ای است، که معمولاً ۳-۲۵ میلی‌متر(قطر) دارند و از حرارت دادن به سنگ آهک و آلومینیوم سیلیکات(خاک رس) در طی مرحله کوره سیمان به وجود می‌آیند.
- چرا بتن آلاینده است؟
به دو دلیل: معدن و مصرف انرژی. مواد خام معدنی باعث تولید گازهای گلخانه‌ای و تأثیر مستقیم بر محیط زیست می‌شود. ماشین آلات گرمایشی برای رسیدن به دمای بیش از ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد به انرژی ورودی بالایی نیاز دارند.
- خاکستر زیست توده برای بتن پایدار
کارخانه‌های تصفیه زباله‌های زیستی، زباله‌های کشاورزی و چوب را می‌سوزانند و خاکستر زیست توده را به عنوان یک محصول جانبی به دست می‌آورند. اینها به عنوان کودها به خوبی عمل می‌کنند. علاوه بر این، چندین مطالعه پتانسیل آنها را به عنوان چسب برای ساخت بتن سازگار با محیط زیست برجسته کرده‌اند.
محققان دانشگاه پلی‌تکنیک تورین ایتالیا دریافتند که خاکستر زیست توده حاصل از خرده چوب و کاه می‌تواند بتن پایدارتری ایجاد کند. علاوه بر این، محققان دانشگاه زاگرب کرواسی خاطرنشان کردند که خاکستر زیست توده چوب که تا ۱۰ درصد از آن را در مخلوط بتن استفاده می‌شود، تأثیر قابل توجهی بر قوام مواد ندارد. ضایعات زیست توده چوب در سال‌های بعد افزایش خواهد یافت.
- آموزه‌هایی از تاریخ
شرکت فنلاندی «Betolar» نیز از مواد معدنی برای فرمول بتن بدون کربن دی اکسید استفاده می‌کند. خاکستر پرنده از زیست توده و احتراق زغال سنگ نیز بخشی از این ترکیب است. علاوه بر این، محصولات جانبی بیشتری از چندین صنعت – مانند فلز، معدن و انرژی – وارد این ترکیب می‌شوند، اما کل فرمول یک راز است. اگرچه استفاده از خاکستر به عنوان یک جز سیمانی ممکن است یک پیشرفت تازه به نظر برسد، اما اینطور نیست. رومی‌ها خاکستر آتشفشانی و بادی را با آهک ترکیب می‌کردند و ملات تشکیل دادند. همین دستور العمل پشت ساخت بناهای یادبودی مانند کولوسئوم است.
- مخلوط کردن سیمان در دمای اتاق
همانطور که در بالا ذکر شد، سنگ آهک(در شیمی، کلسیم کربنات) یکی از اجزای اصلی سیمان است. گرم کردن آن تا ۱۴۵۰ درجه سانتی گراد آن را به یک چسب موثر تبدیل می‌کند. همانطور که واکنش رخ می‌دهد، کربنات کلسیم به کلسیم اکسید و کربن دی اکسید تقسیم می‌شود که محصول اکسیدی است که از سوزاندن سوخت برای گرم کردن کوره ساطع می‌شود.
دانشمندان دانشگاه ماینتس راهی برای انجام این کار متفاوت پیدا کردند. به جای سوزاندن کربنات کلسیم، به فکر آسیاب کردن آن با سیلیکات سدیم افتادند. نتیجه یک محصول میانی است که قبل از اینکه بتواند به عنوان یک عامل اتصال با سنگ، ماسه و آب عمل کند، با سود سوزآور مخلوط می‌شود. مزیت اصلی این روش این است که آسیاب می‌تواند در دمای اتاق اتفاق بیفتد و از ۱۰ درصد انرژی تلف شده برای گرم کردن کوره سیمان استفاده می‌شود.
- ساختمان با بتن پایدار
با ظهور مفاهیم جدید ساختمانی به عنوان مثال ساخت ساختمان با چوب یا چاپ سه بعدی، بتن همچنان گزینه‌ای است که برای اکثر خانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. محققان اروپایی این را می‌دانند و به همین دلیل به بررسی راه‌هایی برای سبزتر کردن روند تولید بتن ادامه خواهند داد.
