Beton dintr-o combinație neobișnuită. Experimentul care ar putea schimba radical construcțiile

Cercetători din Japonia și Norvegia au dezvoltat un material experimental care ar putea schimba modul în care este produs betonul, folosind pentru prima dată nisip de deșert în combinație cu lianți de origine vegetală.

Cercetători de la Universitatea Norvegiană de Știință și Tehnologie (NTNU) și Universitatea din Tokyo au reușit să dezvolte un material de construcție experimental care permite utilizarea nisipului de deșert în compoziția betonului, o premieră în domeniu.

Proiectul propune o abordare complet diferită față de betonul convențional, bazat pe ciment, prin înlocuirea parțială a acestuia cu lianți de origine vegetală și particule naturale.

Noul material, denumit „beton din nisip botanic”, este realizat prin combinarea nisipului fin de deșert cu aditivi vegetali și pulbere de lemn, procesul fiind finalizat în condiţii de căldură și presiune controlată. Rezultatul este un compus dens, obținut fără utilizarea metodelor clasice care implică cantități mari de ciment, notează interestingengineering.

Nisipul din deşert, prea fin pentru construcţii

Contextul în care apare această cercetare este unul dominat de paradoxuri ecologice. Betonul este, după apă, cel mai utilizat material din lume, cu o producție anuală de peste patru miliarde de tone de ciment. În același timp, acest proces său de producere este responsabil pentru aproximativ 8% din emisiile globale de dioxid de carbon, ceea ce transformă industria construcțiilor într-unul dintre marii contribuitori la poluarea globală.

Pe de altă parte, sectorul construcțiilor depinde masiv de nisipul extras din râuri, cariere și chiar din mediul marin, resurse aflate sub o presiune tot mai mare din cauza exploatării intense și a impactului asupra ecosistemelor. Asta în timp ce deșerturile oferă cantități uriașe de nisip, care a fost, însă, considerat mult timp inutilizabil în construcții, din cauza structurii sale prea fine și a granulației netede.

Această caracteristică îl face incompatibil cu betonul tradițional, în care particulele trebuie să se lege eficient pentru a forma structuri rezistente. În lipsa acestei proprietăți, nisipul de deșert nu a putut fi folosit la scară largă, forțând industria să continue exploatarea altor surse naturale, cu efecte precum eroziunea și degradarea habitatelor.

Echipa de cercetare a analizat dacă acest material aparent inutil poate fi transformat într-o resursă funcțională printr-o metodă alternativă de producție, care nu depinde de cimentul clasic ca liant principal.

Rezultatele obținute în laborator au arătat că nisipul de deșert poate căpăta proprietăți structurale utile atunci când este combinat cu materiale organice și procesat în condiții atent controlate.

Cum a fost obținut materialul

„De mulți ani se discută dacă nisipul de deșert poate fi folosit în beton. Problema este că este atât de fin încât nu funcționează bine ca element de legătură în material. Cu alte cuvinte, betonul rezultat nu ar avea rezistența necesară pentru construcții”, a explicat Ren Wei, cercetător postdoctoral la NTNU.

Pentru a depăși această limitare, cercetătorii au combinat nisipul de deșert cu aditivi vegetali și pulbere de lemn, aplicând simultan presiune și temperatură ridicată. Prin ajustarea atentă a parametrilor de producție - inclusiv temperatura, presiunea, proporțiile de amestec și durata procesului - a fost obținut un material compact, cu structură stabilă, fără utilizarea intensivă a cimentului.

Toate testele au fost realizate în mediu de laborator, la Universitatea din Tokyo.

Cercetătorii au comparat nisipul de deșert cu alte tipuri de agregate fine și au analizat modul în care diferiți factori influențează rezistența și densitatea materialului final.

„Am analizat influența mai multor variabile asupra rezistenței și densității materialului, inclusiv temperatura, raportul de amestec, presiunea, timpul de presare și tipurile de nisip utilizate”, a precizat Ren Wei.

Potențial ecologic, dar rezistenţă scăzută

Rezultatele arată că materialul obținut este suficient de rezistent pentru utilizări ne-structurale, precum pavele sau alei pietonale. Totuși, cercetătorii atrag atenția că „betonul din nisip botanic” nu este încă pregătit pentru construcții de mari dimensiuni sau pentru condiții climatice dure.

Sunt necesare studii suplimentare pentru a evalua comportamentul său pe termen lung, inclusiv rezistența la temperaturi scăzute și la expunere îndelungată în mediul exterior.

O altă concluzie importantă a cercetătorilor este că nisipul de deșert ar trebui utilizat local, pentru a reduce impactul de mediu generat de transportul materialelor grele pe distanțe mari.

Dacă va fi perfecționat, acest tip de material ar putea reduce presiunea asupra exploatării nisipului din râuri și cariere, diminuând degradarea mediului și oferind în același timp o utilizare practică unei resurse abundente din regiunile aride ale lumii.