Šķiedru tērauda dzelzsbetons: zaļa izvēle, kas atstāj mazāku oglekļa nospiedumu
Ievads: Nepieciešamība pēc ilgtspējības būvniecībā
Būvniecības nozarei ir liela problēma: tai ir daudz jāizmanto betons, bet arī jāsamazina tā ietekme uz vidi. Betona ražošana tradicionālajā veidā izmanto daudz jaunu dabas resursu un izdala daudz oglekļa dioksīda. Šajā perspektīvā Fiber Steel Inforced Concrete (SFRC) ir ne tikai materiāls, kas uzlabo mehāniskās īpašības, bet arī ir galvenā zaļās būvniecības kustības sastāvdaļa. Betons kļūst par stiprāku, efektīvāku un videi draudzīgāku kompozītmateriālu, ja tiek pievienotas tērauda šķiedras, īpaši tās, kas izgatavotas no pārstrādātiem resursiem.
1. Mācības par tērauda šķiedru dzelzsbetonu (SFRC)
SFRC ir kompozītmateriāls, kas izgatavots no īsām tērauda šķiedrām, kas vienmērīgi izkliedētas visā betona matricā. Šie mikro-pastiprinājumi ļauj materiālam labāk darboties mikroskopiskā līmenī, atšķirībā no parastā dzelzsbetona, kurā kā galveno balstu tiek izmantota armatūra. Tērauds un betons labi darbojas kopā, jo tiem ir spēcīga saikne, kas liek tiem salocīties kopā, kad tie ir zem slodzes, un to termiskās izplešanās koeficienti ir ļoti līdzīgi, kas nozīmē, ka temperatūras maiņas gadījumā tie nesasprindzinās. Simtiem gadu cilvēki ir izmantojuši betonu, bet mūsdienu SFRC ir liels solis uz priekšu tehnoloģijā. Tas padara betonu stiprāku, izturīgāku pret plaisām un kopumā stingrāku.
2. Eko{1}}draudzīgā priekšrocība: pārstrādātas tērauda šķiedras (RSF)
Pārliecinošākais SFRC arguments par vidi ir tas, ka tajā tiek izmantotas pārstrādātās tērauda šķiedras (RSF), kas parasti ir izgatavotas no tādām lietām kā vecās riepas, kuras cilvēki ir izmetuši. Šī metode vienlaikus atrisina divas lielas problēmas:
- Atkritumu novirzīšana: tas nodrošina celtniecības un nojaukšanas atkritumus un riepu atkritumus ar augstu-vērtības izmantošanu, kas ir svarīgi izaicinājumi dzīves cikla līdzekļu pārvaldībā. Tādējādi daudzi atkritumi nenonāk poligonos, kas ir labvēlīgāki videi.
- Resursu efektivitāte: tajā tiek izmantots mazāk rūpniecisko tērauda šķiedru (ISF), kas izgatavots no neapstrādātas dzelzsrūdas, tādējādi tiek ietaupīti dabas resursi, kas izsīkst, un tiek samazināta enerģija, kas nepieciešama izejvielu iegūšanai un apstrādei.
Salīdzinoši dzīves cikla-novērtējumi liecina, ka RSF-dzelzsbetons var ne tik daudz veicināt globālo sasilšanu kā ISF-dzelzsbetons. RSF palīdz būvniecības nozarei virzīties uz aprites ekonomiku, pārvēršot atkritumus par noderīgu būvmateriālu. Tas atbilst pasaules ilgtspējības mērķiem.
3. Oglekļa pēdas nospieduma samazināšana un mehāniskās veiktspējas uzlabošana
Pētījumi atkārtoti parāda, ka RSF var ievērojami uzlabot betona mehāniskās īpašības. Pētījumos, kuros salīdzina ISF un RSF, ir noskaidrots, kā tie ietekmē spiedes izturību, šķelšanās stiepes izturību un lieces spēju. RSF veiktspēja var mainīties atkarībā no šķiedras garuma, diametra, malu attiecības un devas. Tomēr tas ir ļoti efektīvs veids, kā uzlabot betona strukturālo integritāti, tāpēc to var izmantot dažādos veidos.
Mazāks oglekļa pēdas nospiedums skaitļos parāda vides priekšrocības. Rūpniecisko tērauda šķiedru izgatavošana prasa daudz enerģijas, jo tā ir saistīta ar dzelzsrūdas ieguvi, kausēšanu un apstrādi, un tas viss atbrīvo daudz siltumnīcefekta gāzu. Savukārt tērauda otrreizēja pārstrāde no lūžņiem patērē daudz mazāk enerģijas (līdz pat 74% mazāk nekā jauna tērauda ražošana), kas nozīmē daudz mazāku piesārņojumu. Tātad, norādot RSF-SFRC, konstrukcijās, piemēram, sijās, plātnēs un ietvēs, tiek tieši samazināts oglekļa daudzums, nezaudējot svarīgus veiktspējas pasākumus.
4. Izmantošana un kas notiks nākotnē
Tā kā būvniecības nozare pieņem videi draudzīgākas metodes, videi draudzīgo SFRC izmantošana pieaug. Tas ir īpaši piemērots ēkām, kur vissvarīgākā ir labāka plaisu kontrole, triecienizturība un izturība, piemēram, rūpnieciskajām grīdām, tuneļu oderēm, seismiskiem modernizācijas elementiem, saliekamām sastāvdaļām un automaģistrāļu segumiem. Jaunu maisījumu dizains ir vēl plašāks, apvienojot RSF ar citiem atkritumu materiāliem, tostarp gumijas drupatas, stikla pulveri un otrreizēji pārstrādātu betona pildvielu, lai izveidotu īpaši-ilgtspējīgus kompozītmateriālus, kas maksimāli izmanto resursus.
SFRC nākotne ir cieši saistīta ar ilgtspējīgas attīstības centieniem visā pasaulē. Pašlaik notiekošo pētījumu mērķis ir uzlabot šķiedru ekstrakcijas metodes no atkritumiem, uzlabot maisījumu dizainu, lai nodrošinātu izcilu veiktspēju, un veikt ilgtermiņa -izturības novērtējumus, jo īpaši attiecībā uz RSF jutīgumu pret koroziju dažādos apstākļos. RSF-SFRC tirgus, visticamāk, attīstīsies daudz, jo ēku standarti un zaļās sertifikācijas sistēmas (piemēram, LEED, BREEAM un WELL) vairāk piešķir zemu-oglekļa materiālu un aprites ekonomikas praksi. Tas nodrošinās ilgtspējīgāku būvniecības nozares nākotni.
Pēdējās domas
Šķiedru tērauda dzelzsbetons, īpaši, ja tas ir izgatavots no otrreizēji pārstrādātām tērauda šķiedrām, ir lielisks piemērs tam, kā būvniecībā būt gan videi draudzīgam, gan novatoriskam. Tas nodrošina noderīgu, uz veiktspēju{1}} balstītu veidu, kā uzlabot betona mehāniskās īpašības, vienlaikus samazinot būvniecības nozares oglekļa emisijas un novēršot atkritumu nonākšanu poligonos. Inženieriem, arhitektiem, izstrādātājiem un likumdevējiem, kuri vēlas būvēt videi draudzīgā veidā, jāizvēlas videi draudzīgs SFRC. Šis lēmums ir gudrs, jo līdzsvaro ekonomiskos mērķus ar nepieciešamību rūpēties par zemi. Izmantojot šo materiālu projektos, nozare var padarīt celto vidi elastīgāku, ar zemu-oglekļa emisiju līmeni un ilgstošu-noturību nākamajām paaudzēm.