Инженеры повысили прочность цемента на 40% с помощью панцирей креветок

Нм-частицы из панцирей креветок существенно улучшили качество цемента. Технология сократит отходы рыбной промышленности и выбросы углекислого газа. Исследователи из Вашингтонского государственного университета и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории создали крошечные кристаллы и волокна хитина из отходов морепродуктов. Нм-частицы повышают прочность цемента почти в 1,5 раза.

В своей работе, опубликованной в журнале Cement and Concrete Composites, исследователи изучили поведение нм-частиц из хитина. В отличие от целлюлозы, которая также используется для увеличения прочности цемента, этот материал на молекулярном уровне имеет дополнительный набор атомов. Благодаря этому ученые могут контролировать заряд на поверхности молекул и, следовательно, их поведение в цементном растворе.

Исследование показало, что добавление обработанных нм-кристаллов хитина в цемент улучшает его свойства, в том числе его консистенцию, время схватывания, прочность и долговечность. Они увидели увеличение прочности бетона на изгиб на 40% и улучшение его способности сжиматься на 12%. Кроме того, модифицированный состав затвердевал на час дольше. Это необходимо для увеличения дальности перевозок и строительства в жарком климате.

Исследователи изучают прочность цемента под давлением. Фото: Washington State University

Панцири крабов, креветок и омаров состоят примерно на 20–30% из хитина, а большая часть остального приходится на карбонат кальция, еще одну полезную добавку для цемента. При этом ежегодно в мире производится от 13 до 17,5 млн кг отходов рыбной промышленности. Большая часть из них просто сбрасывается в море.

Производство цемента является углеродоемким процессом, требующим использования ископаемого топлива для достижения требуемых высоких температур (1500 °C). Известняк, используемый в его производстве, также подвергается разложению, в результате которого образуется дополнительный углекислый газ. При этом классический бетон легко трескается, что снижает его долговечность.

Авторы работы полагают, что замена известняка на нм-частицы хитина поможет сократить энергозатраты, объем мусора от морепродуктов, а также повысит долговечность и износостойкость построек из цемента.

Источник:

ХайТек