Der Forscher am USP São Carlos arbeitet daran, Umweltschäden an Zement zu reduzieren, der weltweit für 5% der CO2-Emissionen verantwortlich ist
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Zement ist weltweit für 5% der Kohlendioxidemissionen (CO2) verantwortlich. Es ist nach Wasser auch das am zweithäufigsten konsumierte Material auf dem Planeten. Trotz der Vorteile bedeutet seine massive Präsenz im Hochbau hohe Umweltschäden. Professor Bruno Luís Damineli vom USP-Institut für Architektur und Städtebau (IAU) in São Carlos arbeitet seit seiner Promotion an der Polytechnic School (Poli) der USP mit einem Praktikum am Royal Institute of Technology an nachhaltigen Betonformen (Schweden).
- Zement: kennt seinen Ursprung, seine Bedeutung, seine Risiken und Alternativen
In der Promotion entwickelte der Forscher Betonmischungen mit geringem Zementgehalt. Das heißt, er schuf weichere Kompositionen für Beton - im Wesentlichen bestehend aus Wasser, Zement, Sand und Kies - ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Der Forscher untersuchte, wie die Lücken zwischen den Aggregaten, die in die Mischung gelangen, verringert werden können. Je mehr Hohlräume zwischen ihnen sind, desto mehr Zement muss verwendet werden, um sie zu füllen. Ebenso wird umso weniger Zement benötigt, je weniger Hohlräume vorhanden sind.
Mit zwei verschiedenen Techniken (Verpackung und Partikeldispersion) reduzierte Damineli den Hohlraum zwischen den Zuschlagstoffen und die Menge des in Beton verwendeten Zements um 75% im Vergleich zu auf dem Markt hergestelltem Beton guter Qualität. „In Labortests ist diese Reduzierung sehr hoch, da die Kontrolle über die verwendeten Tests und Materialien größer ist. Trotzdem halten wir es in der Praxis für möglich, 50% zu reduzieren, ohne die Festigkeit des Betons zu verringern “, sagt er. Die Ergebnisse brachten dem Wissenschaftler 2012 neben dem USP Outstanding Tese Award 2015 den 1. Platz im Starkast Betong ein.
Veranschaulichendes Schema von: a) Hohlräumen zwischen Zuschlagstoffen in herkömmlichem Beton, die Kies (graue Kreise) und Sand (gelb) enthalten; b) reduzierte Hohlräume in Beton mit einem höheren Verpackungsgrad (Credits: Bruno Damineli)
Kein Kies: Prototypenhaus mit recyceltem Zuschlagstoff
Der zweite Aspekt der konkreten Nachhaltigkeit, mit dem Damineli arbeitet, besteht darin, Kies durch recycelte Zuschlagstoffe zu ersetzen. „Das Problem ist, dass das recycelte Aggregat schwächer ist als das natürliche. Um dies auszugleichen, ist es üblich, den Zementgehalt in der Mischung zu erhöhen und die Umweltbelastung noch weiter zu erhöhen“, kritisiert der Professor.
Daher ist es Ihr aktuelles Anliegen, darüber nachzudenken, wie Sie den Widerstand von „nachhaltigem Beton“ aufrechterhalten können. Zu diesem Zweck hat das Unternehmen bereits eine Vereinbarung mit einem nationalen Unternehmen über den Bau eines Prototyphauses unterzeichnet, das im August 2019 mit recycelten Zuschlagstoffen beginnen soll. Die Idee besteht darin, zu analysieren, inwieweit es möglich ist, dieses Material zu verwenden, wobei ein gutes Verhältnis zwischen der Zementmenge in der Mischung und der mechanischen Leistung aufrechtzuerhalten ist, dh ohne dessen Beständigkeit zu beeinträchtigen.
Damineli hat bereits 2017 einen Artikel veröffentlicht, der die Verwendung von recycelten Zuschlagstoffen mit einem geringen Zementgehalt beschreibt. Im Prototypenhaus werden mehrere Tests durchgeführt, um das bestmögliche Verhältnis zwischen Zementgehalt und Leistung zu erreichen. Wenn die Tests erfolgreich sind, wird die Umweltbelastung des Hauptmaterials, das in Gebäuden der Welt verwendet wird, drastisch reduziert.
