Hållbar utveckling genom biochar-tillagt betong

Bakgrund

Som ses i Figur 1, biochar, som kommer från termisk nedbrytning av biomassa, är ett svart och poröst material som avsevärt ökar betongens brandmotstånd. Dess integration i betong förbättrar termisk stabilitet och minskar värmeledningsförmågan, vilket är avgörande för brandresistenta byggnadsmaterial. Biochars porösa struktur är nyckeln, den absorberar värme och bromsar dess överföring inom betongen vid brandincidenter. Denna egenskap, tillsammans med biochars termiska motståndskraft, säkerställer att betongens strukturella integritet bibehålls vid höga temperaturer. Användningen av biochar i betong höjer inte bara dess brandmotstånd utan ligger också i linje med hållbara byggnadspraxis genom återanvändning av avfallsbiomassa. Denna miljövänliga innovation inom byggnadsmaterial erbjuder förbättrad säkerhet och hållbarhet, vilket gör betong med biochar-tillägg till ett värdefullt val för byggnader som kräver överlägsen brandresistens.

Syfte och mål

Syftet med denna forskning är att bidra till en hållbar byggd miljö genom att minska koldioxidavtrycket från betong inom bygg- och gruvindustrin. Detta projekt syftar till att ta itu med frågor relaterade till hållbarhet och brandsäkerhet för betongkonstruktioner genom att tillsätta naturligt starkt och obrännbart biochar (gjort av avfallsbiomassa) och bestämma den optimala ersättningsmängden, med avseende på betongens styrka/modul, för både cement och ballast. De resulterande förändringarna i dessa biochar-tillagda betongers strukturella beteende kommer att analyseras genom att mäta bindningsstyrkan mellan betong och stålarmering vid både rumstemperatur och höga temperaturer (dvs. vid brandexponering). Tre faktorer för armeringsjärn, dvs. diameter, ytkaraktär och inbäddningsplats, kommer att undersökas för att bedöma bindningsbeteendet. Hållbarheten och den ekonomiska prestationen för betongerna kommer att bestämmas genom livscykelanalys (LCA) och livscykelkostnadsanalys (LCCA), respektive. Således har projektet fyra huvudmål, nämligen, a) att använda biochar så mycket som möjligt, för att ersätta cement och ballast och skapa betonger med ett lågt koldioxidavtryck, utan att negativt påverka betongens bearbetbarhet och mekaniska egenskaper; b) bestämning av de strukturella egenskaperna hos dessa biochar-tillagda armerade betonger, RC (dvs. kompositmaterial bestående av betong och inbäddade stålarmeringar) genom att mäta stålarmeringens glidmotstånd (dvs. interaktionen mellan den härdade betongen och de inbäddade armeringarna som garanterar adekvat överföring av spänningar) vid rumstemperatur, som ses i Figur 2; c) bestämning av ovan nämnda bindningsstyrka för biochar-tillagd RC efter att ha exponerats för brand; och d) att demonstrera de miljömässiga och kostnadsmässiga fördelarna med biochar-tillagd betong med hjälp av LCA och LCCA.

Fakta

Finansiär: Oisik Das. 144358

Tidslinje: Projektstart i 01-23 och Projektets slut (planerat) i 12-26

Huvudutredare: Oisik Das

Teammedlemmar: Dong Wang, Gabriel Sas.

Spridning

Länk till publikationer och nyhetsartiklar.

Om du har en video eller animation, lägg till den i mappen så kommer den att inkluderas.