Производство цемента является основным источником выбросов углерода, поэтому чем меньше его используется, тем лучше. Новое исследование может помочь, поскольку оно показывает, что цемент можно сделать намного прочнее с добавлением материала, полученного из отходов, а именно панцирей креветок.
Во главе с доцентом Сомайех Нассири, ученые из Университета штата Вашингтон и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории начали с извлечения соединения, известного как хитин, из панцирей креветок, которые в противном случае были бы выброшены.
Хитин является вторым по распространенности природным биополимером в мире (после целлюлозы) и содержится в панцирях различных ракообразных. Среди прочего, в последнее время он используется в производстве компостируемой пищевой пленки, наночастиц для уничтожения комаров и антибактериального покрытия.
В этом последнем исследовании исследователи получили нанокристаллы хитина и нановолокна, каждое из которых было примерно в одну тысячную ширины человеческого волоса. Когда они были добавлены к обычному цементной пасте в количестве 0,05 весового процента, полученный затвердевший цемент был на 40 процентов прочнее при изгибе и на 12 процентов прочнее при сжатии.
Кроме того, по сравнению с обычным цементом, для схватывания требуется примерно на один час больше времени. На самом деле это желательное качество в некоторых сценариях, например, когда влажный предварительно смешанный бетон транспортируется на большие расстояния на строительные площадки. Более длительное время схватывания, вероятно, связано с тем, что волокна и кристаллы хитина отталкивают отдельные частицы цемента, изменяя их гидратационные свойства.
Необходимо провести дополнительные исследования – в частности, ученые хотят увидеть, как цемент влияет на характеристики бетона, в котором он используется. В конечном счете, есть надежда, что, сделав цемент более прочным, потребуется использовать меньше цемента, что уменьшит углеродный след строительной отрасли.
Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале Cement and Concrete Composites.
Источник: Washington State University.
