Анализ молекулярной структуры материала приводит к новой формуле, что может сократить выбросы парниковых газов.

Бетон наиболее часто используемый строительный материал и один из ведущих участников глобального потепления, производя десятую часть парниковых газов, генерируемых индустрией производства строительных материалов.

Теперь новое исследование предлагает способ, с помощью которого эти выбросы можно снизить более чем наполовину – и результатом при этом станет более прочный материал.

Такие выводы делает один из наиболее детальных молекулярных анализов сложной структуры бетона, сделанных за все время, который представляет собой смесь песка, гравия, воды и цемента. Цемент производится путем смешивания богатого кальцием материала, как правило, известняка, с материалом, богатым кремнием – обычно глиной – при температуре 1500 градусов по Цельсию, из этого получается твердая масса под названием «клинкер». Декарбонизация известняка и нагрев цемента – два процесса, ответственных за большую часть выбросов парниковых газов от производства строительных материалов.

Анализ предполагает, что уменьшение соотношения кальция к силикату сможет не только сократить эти выбросы, но и на самом деле сделает бетон намного прочнее. Все данные описаны в статье в для журнала Nature Communications ведущим научным сотрудником Роландом Пелленгом (Roland Pellenq), профессором Кристиан Ван Влиет (Krystyn Van Vliet), Францом-Йозефом Ульмом (Franz-Josef Ulm), Сидни Ип (Sidney Yip), Маркусом Бухлером (Markus Buehler) и еще восемью соавторами из Массачусетского технологического института и Национального центра научных исследований Франции (CNRS).

«Цемент является наиболее часто используемым материалом на планете», рассказывает Пелленг, отметив, что в настоящее время его используют в три раза чаще, чем сталь. «Нет другого способа создания надежного укрытия для человека, чем превращение жидкости в камень за 10 часов при комнатной температуре. Это магия цемента».

источник: facepla.net

В обычном цементе, как объясняет Пелленг, соотношение кальция к кремнию может варьироваться примерно от 1,2 до 2,2, а стандартом считается 1,7. Но получаемые при различных соотношениях молекулярные структуры никогда не сравнивались детально. Пелленг и его коллеги создали базу данные всех этих химических составов, установив, что оптимальная смесь является не та, которой пользуются сегодня, а соотношение около 1,5.

С изменением соотношения, объясняет ученый, прогрессирует молекулярная структура затвердевшего материала от плотно упорядоченной кристаллической структуры до неупорядоченной стекловидной структуры. Они обнаружили, что соотношение 1,5 части кальция к одной части кремния является «волшебным соотношением».