Hormigón: Un material ecológico que necesita ser mejorado

Hormigón: Un material ecológico que necesita ser mejorado

Abstracto

El hormigón es el material de mayor volumen utilizado por el hombre y es insustituible para innumerables obras de infraestructura de gran tamaño. Desde el punto de vista de los recursos naturales, ecología y economía, es prácticamente imposible imaginar la sustitución de hormigón por cualquier otro material. Sin embargo, debido a los grandes volúmenes utilizado, su energía y CO2 total de la huella es importante. Por lo tanto, este material debe ser mejorada y pequeños pasos puede tener un gran impacto, una vez más debido a los grandes volúmenes en cuestión. Este artículo de revisión se examinan algunas de las rutas que se pueden seguir para mejorar aún más el rendimiento medioambiental de hormigón.

1. Introducción

El hormigón es el material de mayor volumen utilizado por el hombre y es insustituible para innumerables obras de infraestructura de gran tamaño. Desde el punto de vista de los recursos naturales, la ecología y economía, es prácticamente imposible imaginar la sustitución de cemento por cualquier otro material. Debido a esto, los volúmenes utilizados son colosal, alcanzando actualmente unos 10 km3 / año. Para la comparación, la cantidad de arcilla cocida, la madera y el acero utilizado en la construcción representan, respectivamente alrededor de 2, 1,3 km 3 y 0,1 km3.1 El éxito de hormigón viene de, por un lado, la amplia disponibilidad y bajo coste de sus componentes, y por otra parte, la facilidad con que se puede preparar. En concreto componentes de coste relativamente bajo son transformados por reacciones con el agua de un fluido, suspensión y moldeable en un soporte de carga, material fuerte como una roca resistente.

Como resultado de los grandes volúmenes de hormigón utilizado, la producción de cemento Portland, el aglutinante principal de hormigón, contribuye 5-8% del total de CO2 por el hombre. Esto se debe principalmente a la descarbonatación de piedra caliza, que es esencial para la química de cemento Portland. La modificación de esta carpeta, por tanto, representa un objetivo principal que impulsa la investigación y el desarrollo en esta área.

Varias soluciones bajo investigación se resumen en este documento, que cubre amplias combinaciones de riesgo-beneficio.

Este documento no obstante, hacer frente a los problemas tecnológicos de la producción de cemento en sí ya que esto ya es una industria avanzada y revisiones recientes sobre el tema se puede consultar para obtener más información. Por otro lado tocamos otros temas relacionados con la formulación de la materia. Por ejemplo, a un nivel de prioridad más baja que la modificación de cemento, también puede observarse que la demolición de estructuras de hormigón existentes genera gran cantidad de residuos (hormigón triturado), mientras que, al mismo tiempo, nuestros recursos no renovables de los agregados naturales son, en los países más desarrollados , casi extinguido. Si bien no está probado soluciones para el reciclaje de este tipo de material tanto en concreto para las partículas gruesas y en hornos de cemento para las multas, 4 el reciclado de los finos se enfrenta a problemas logísticos.

Una de las cuestiones que utilizan los áridos reciclados en el hormigón es el control de su reología. Esto es, en un sentido más amplio para las formulaciones concretas que tienen un contenido de cemento reducida. En efecto, si bien se puede producir un hormigón con una resistencia equivalente y la durabilidad, al tiempo que reduce el contenido de cemento, el control de la reología se vuelve más difícil. Por tanto, una parte de este artículo está dedicado a presentar una visión sintética de los recientes avances en la comprensión y el control del flujo de este material complejo.

Por último, una importante sección está dedicada a los aditivos químicos. Estas son sustancias que añaden en pequeñas cantidades producen grandes cambios en los parámetros macroscópicos importantes, incluyendo: flujo, la hidratación, la contracción, etc. Estos aditivos se utilizan ya ampliamente, pero que sin duda tienen una importancia creciente en los hormigones de menor impacto ambiental, así como en los que utilizan nuevos aglutinantes minerales.

En resumen, la sociedad se enfrenta al reto de reducir el impacto ambiental de hormigón sin comprometer la necesidad de la gente para la vivienda y la infraestructura. Desde un punto de vista de materiales de hormigón, las principales soluciones posibles son en gran parte conocidos e incluyen:

1. cemento parcial (clinker) sustitución por materiales cementicios suplementarios

2. Desarrollo de los aglutinantes alternativos

3. Utilizar más ampliamente los diseños de mezclas de concreto que limitan el contenido de cemento

4. El reciclaje de hormigón demolido en nuevos hormigones

5. Mejora de la durabilidad (el diseño de nuevas infraestructuras para

mayor vida útil)

6. Rehabilitación de las infraestructuras existentes (que se extiende la vida útil de las infraestructuras existentes)

Estas son las únicas soluciones con un verdadero potencial de tener un impacto a gran escala en este sector. Este documento propone una breve revisión de algunas de las soluciones incluidas en los primeros cuatro puntos mencionados anteriormente, ya que comparten temas que pueden ser más fácilmente agrupadas.

Más específicamente, los temas tratados fueron seleccionados en base a su aparente realismo en cuanto a la viabilidad a gran escala y en algunos casos debido a que el cambio más radical que proponen. Es importante recordar que ninguna de estas soluciones en última instancia, tienen que ser relativamente robusto a las variaciones del material ya sea geográfica, temporal y / o estacional. En la práctica, una solución dada casi siempre requieren algún grado de adaptación local, tal como un cambio en diseño de la mezcla, cemento o formulación mezcla. Por motivos de rentabilidad, estas adaptaciones deben ser identificables con el menor trabajo posible. Por lo tanto, la predictibilidad del rendimiento es un área de interés práctico real y una a la que la investigación académica puede contribuir importantes bloques de construcción. Por esta razón, también hemos incluido una breve sección sobre las perspectivas abiertas por diversos métodos de modelización para predecir las propiedades del hormigón.

Por último, con el fin de colocar la investigación concreta en un contexto más amplio, hemos destacado algunos de los retos que se comparten con otras comunidades como la investigación médica, reología, geoquímica y modelado molecular. Esperamos que esto proporcionará estimular pensamientos y posiblemente nuevas ideas, direcciones y enfoques para la reducción del impacto ambiental de hormigón.

2. Componentes del hormigón

2.1. cementos de hoy

2.1.1. nota histórica

Un aglutinante hidráulico es un polvo mineral que puede desarrollar la fuerza al reaccionar con el agua mientras permanece húmedo. Los primeros aglutinantes minerales se remontan al Imperio Romano. En ese momento, se encontró que este comportamiento podría obtenerse si se añadió una fuente de sílice amorfa a la cal apagada. Esto condujo a

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