Предлагаем вашему вниманию статью, в которой говорится о самом значимом открытии нашего времени в области производства цемента. Специалисты долго шли в своих исследованиях по пути, который не привел ни к чему, однако, решение было найдено в другом направлени. Теперь можно будет производить цемент с заранее заданными свойствами в зависимости от целей его применения.

Общая структура цемента включает в себя атомы кремния (желтый), кальция (голубой) и кислорода (красный) с добавлением молекул воды (на фото не показаны). Команда ученых, в том числе и Рузбех Шахсавари из Райсовского университета, создали вычислительные компьютерные модели структуры бетона для того, чтобы помочь его производителям точно подобрать химический состав смесей узкого и ширококого применения. (Фото предоставлено: Лаборатория Шахсавари/Райсовский университет.)

Рузбех Шахсавари, специалист по материаловедению Райсовского университета, заявил, что его команда разработала нечто такое, что может полностью изменить правила игры для этой индустрии, которая хоть и не привлекает особого внимания, но занимает третье место по выбросу углекислого газа в атмосферу (!).

Онлайн-журнал "Nature Communications" на этой неделе (29 сентября 2014, автор статьи - Майк Уильямс) опубликовал статью-анализ картины.

Согласно исследованиям, мировой объем производства бетона насчитывает более 20 миллионов тонн и производит 5-10% мирового выброса углекислого газа в атмосферу; только сфера перевозок и топливно-энергетический комплекс превосходят производство цемента в объеме выбросов СО2.

«Существуют определенная польза для окружающей среды и для сферы строительства, которую можно извлечь, если оптимизировать процесс производства цемента» - говорит Шахсавари, помощник профессора строительного дела и экологической инженерии в Райсовском университете.

"Основа бетона – это C-S-H (кальций, силикат и гидрат(вода)).  В составе так же есть примеси, однако C-S-H – это основной связующий элемент, который удерживает атомы, так что на нем мы и заострили внимание. Проще говоря, мы попытались перевести C-S-H в различные фазы путем различных химических процедур, что в результате привело к улучшениям в механических свойствах бетона как вещества. Это многолетнее исследование включало в себя анализы «дефектов» бетона», - заявил Шахсавари. – «Один из них заключался в соотношении количества кальция и кремния – основных составляющих цемента. Другой анализ рассматривал расположение структур на уровне атома, а точнее, распознавал местоположение дефектов и рассматривал связи между расположенными друг от друга на среднем расстоянии атомами кальция и кислорода, или кремния и кислорода. Эти атомы не имеют прямой связи, однако они влияют друг на друга. Сочетание этих недостатков обуславливает свойства цемента» - сказал Шахсавари.

Также он рассказал о предыдущей работе, проделанной учеными, по определению средней химической структуры гидратов цемента (цемент является составляющей бетона, и содержит кальций и кремний).

"C-S-H является одним из самых сложных структурированных студенистых осадков в природе, и расположение атомов в каждом веществе может быть разным: очень упорядоченным или хаотичным, как, например, в стекле. В этот раз мы решили подойти к декодированию с помощью комплексной основы, такого себе генома цемента”, - сказал Шахсавари.

Ученые рассмотрели дефекты в более 150 видах смесей C-S-H, чтобы увидеть, как расположены молекулы, и как порядок или хаотичность расположения определяла прочность и вязкость вещества.  

«Количественное соотношение кальция и кремния является критическим фактором» - сказал Шахсавари. - "Для прочности материала идеальным было бы уменьшение содержания кальция. Вы получаете такую же прочность при меньшем количестве материала; также, кальций является энергоемкой составляющей бетона, так что вы используете меньше арматуры и экономите силы при транспортировке сырья. Нужно также отметить, что такой бетон является более экологически чистым, т.к. он уменьшает количества выбросов СО2 в атмосферу.

И наоборот, более высокое количество кальция (естественно, существует «золотая середина») обеспечивает более высокую устойчивость к трещинам, что может быть лучше для зданий и мостов; им необходимо оказывать определенное противодействие ветру и прочим силам природы, вроде землетрясений. Такой состав также будет выигрышным в случае, когда тампонажный цемент подвергается давлению в скважине или температурным скачкам. "Мы впервые смогли увидеть новый уровень свободы в образовании цемента на основе молекулярной топологии” – отметил Шахсавари. – “Мы выяснили, что при любом соотношении кремния и силикона может образовываться от 10 до 20 разноформенных молекул, каждая из которых имеет свои уникальные механические свойства”.

"Это откроет исследователям необъятные горизонты в сфере оптимизации бетона на молекулярном уровне для различных специфических задач” – сказал он. – “Было проделано много работы с металлами и полупроводниками, но мы были далеки от понимания природы дефектов цемента. И надо сказать, что в данном случае не было проделано никаких особенных подготовительных работ. Так что я могу заявить, что это открытие, возможно, является одним из самых важных связанных с цементом открытий этого столетия.” 

А нам остается пожелать, чтобы это открытие как можно быстрее было использовано производителями цемента во всем мире!

 
 

Принимаем звонки

с 9-00 до 18-00,

с Понедельника по Пятницу

(Выходные: Суббота, Воскресенье)

Если вы зашли к нам в нерабочее время или торопитесь, просто оставьте заявку, заполнив форму ниже.
Наш инженер позвонит вам  в удобное время и бесплатно проконсультирует!

Заявка на звонок



Спросите у специалиста!

Читайте ответы на часто задаваемые вопросы на странице "Вопросы и ответы".

Или задайте свой вопрос через Форму обратной связи в разделе "Контакты".