Alternatywne spoiwa – czy krzemian żelaza może zastąpić cement?
Największym wyzwaniem w branży betonowej jest zmniejszenie wpływu cementu na środowisko. Produkcja cementu odpowiada za znaczną część globalnej emisji CO₂, dlatego poszukiwanie alternatywnych spoiw jest priorytetem.
W Thomas Concrete Group badamy obecnie potencjał krzemianu żelaza firmy Boliden – sztucznego pucolanu pochodzącego z produkcji miedzi – aby zrozumieć jego działanie w betonie i zbadać, w jakim stopniu może on zastąpić cement. Krzemian żelaza składa się głównie z tlenku żelaza i dwutlenku krzemu, a poprzez badanie różnych cementów i poziomów zastąpienia, a także różnych domieszek, badamy możliwość zwiększenia reaktywności.
Obecnie nie ma normy zezwalającej na stosowanie tego typu sztucznych pucolanów w betonie, ale trwają dyskusje na temat standaryzacji zarówno w Szwecji, jak i na poziomie europejskim. Ingemar Löfgren, Dyrektor ds. badań i rozwoju w Thomas Concrete Group, aktywnie uczestniczy w europejskiej inicjatywie mającej na celu opracowanie nowej normy opartej na właściwościach użytkowych dla alternatywnych spoiw. Chociaż proces ten zajmie trochę czasu, ma on kluczowe znaczenie dla umożliwienia powszechnego stosowania alternatywnych spoiw w przyszłych rozwiązaniach betonowych. W międzyczasie trwają prace nad normą szwedzką.
Nowe metody oceny właściwości betonu
Oprócz opracowywania nowych materiałów prowadzimy również badania nad ulepszonymi metodami pomiaru i zrozumienia właściwości betonu. We współpracy z Uniwersytetem Technologicznym Chalmers badamy systemy czujników wbudowanych, które mogą w sposób ciągły monitorować rozwój przewodności elektrycznej betonu (pośrednio porowatość) oraz korelacji z wytrzymałością — bez uszkadzania materiału. Jest to nieniszcząca metoda badania, która może dostarczyć cennych danych w czasie rzeczywistym.
Kolejny ważny obszar badań skupia się na opracowywaniu metod pomiaru wydzielania ciepła. Wydzielanie ciepła (dżule na gram spoiwa) jest kluczowym wskaźnikiem reaktywności materiału – im więcej ciepła jest wytwarzane, tym większa jest wytrzymałość betonu. Istnieje wyraźna korelacja między wytwarzaniem ciepła a wytrzymałością, szczególnie w ciągu pierwszych siedmiu dni, kiedy to zachodzi 70–80 procent hydratacji cementu. Badając te zależności i łącząc je z rozwojem przewodności elektrycznej, możemy zoptymalizować mieszanki betonowe, aby zmniejszyć wpływ na środowisko przy zachowaniu wysokiej wydajności.
Przyspieszenie przejścia do przemysłu bardziej neutralnego dla klimatu
Poprzez nasze badania dążymy nie tylko do zrozumienia i opracowania nowych materiałów i metod, ale także do aktywnego przyczyniania się do przyspieszenia przejścia w kierunku bardziej neutralnego dla klimatu przemysłu betonowego.
Aby przyspieszyć tempo innowacji, obecnie współpracujemy z dwoma doktorantami z Uniwersytetu Technologicznego Chalmers, gdzie Ingemar Löfgren pełni również funkcję współopiekuna w obu projektach badawczych.
Badania te są finansowane przez Fundację Rodziny Thomas, która umożliwia prowadzenie dogłębnych badań i rozwoju w tej dziedzinie. Dzięki wspieraniu współpracy między środowiskiem akademickim, przemysłem i instytutami badawczymi możemy znaleźć najlepsze rozwiązania dla przyszłości betonu — i jesteśmy zaangażowani w tę transformację.
