旧楼建筑:拆迁废料正在变成新混凝土| 地平线杂志


混凝土是由颗粒状材料制成的,例如沙子和碎石(称为骨料),由水泥浆粘结在一起。 水泥由于其生产的化学性质和较高的加工温度而具有较高的碳足迹,而集料由于来自有限的自然资源而具有较高的“资源足迹”。 到2030年,全球建筑率预计将增长35%,研究人员正在寻找通过回收或使用其他材料减少占地面积的方法。

由意大利工程师领导的团队对现场的拆除废物进行了精炼,并测试了在新混凝土中使用粉状和骨料流的方法。

VEEP项目顾问,工业咨询公司RINA的土木工程师Anna Paraboschi博士说:“我们证明,嵌入预制混凝土构件中的建筑废料和拆除废料的百分比惊人。”

该财团成员(西班牙研发公司Tecnalia和荷兰代尔夫特大学)先前的研究表明,可能有可能推动新旧混凝土的使用极限,因此VEEP在此基础上进行了大规模建设。

尽管建筑和拆迁废料经常被回收成骨料,以用作路基或开挖后的回填,但欧洲每年产生的8.5亿吨大量废料仍被填埋。

欧洲的建筑废料和拆解废物的回收利用有所增加,大多数国家都实现了到2020年达到70%回收率的目标。 但是,许多方法是通过增加其在路基和回填中的使用来实现的,而其他可能性(例如再次在混凝土中使用)仍未开发。

回收废物中最常见的第一步是将其粉碎,如有必要,将粉碎的物料通过磁选机以去除任何强化钢。

VEEP团队希望走得更远,以各种不同的比例仅提取已拆除的混凝土。 他们通过研发的机器虹吸了它,该机器打破了混凝土中的水键,形成了干净的粗骨料以及更细的颗粒。 后者然后通过他们的第二台机器,在第二台机器中被加热以去除水分并燃烧掉诸如木材和塑料之类的污染物。 在第二个过程中,产生了两个干净的物流–细粉和细骨料。

Paraboschi博士说,这种粉末最多可以代替混凝土中十分之一的水泥。 细骨料和粗骨料几乎可以完全替代沙子和砾石。

它实际上是在分解混凝土并重新组装。

耐用性

对于混凝土而言,在强度和耐用性等测试中始终如一地表现出色至关重要,而对此的担忧限制了可再生物质的使用百分比,且每个国家/地区的限值有所不同。 研究小组发现,尽管混凝土中含有75%的可回收材料,但它们的机械性能和其他标准(例如耐久性和吸水率)都很好。 用5%的水泥替换为再生混凝土粉末,其性能实际上得到了改善,研究人员希望将其比例提高到10%。

该材料已用于制造用于建筑翻新的结构和非结构面板,占整个欧洲建筑活动的一半以上。 他们还找到了一家法国公司Keey Aerogel的废物出口,该公司利用二氧化硅制造气凝胶隔热材料。 该公司发现,通过从废弃混凝土中提取二氧化硅而不是获得新的二氧化硅,可以以大约一半的成本生产隔热材料。

现在,他们已经证明了这一概念,该团队已经为另一个名为ICEBERG的项目提供了资金,以进一步开发该流程,例如加快该流程的第二阶段–目前每小时只能以3吨的速度运行,而每小时只能以50吨的速度运行第一个-并发展质量保证。

法国公司Keey Airgel可以通过从废混凝土中提取二氧化硅而不是使用新的二氧化硅来生产其气凝胶绝热材料,成本约为其一半。 图片来源-Keey Airgel

Paraboschi博士说,梦想是拥有一个世界,在这个世界中,您可以限制使用原始原材料,并且数百年来一直在施工循环中使用混凝土残留物。

完全放弃新鲜混凝土是一个团队的目标,该团队试图将拆迁废料回收利用为新的建筑材料。 在这种情况下,他们成功地制造了可以保护建筑物免受极端温度影响的外墙面板和用于内部供暖的辐射式天花板面板。

由意大利国家研究委员会的科学家领导的该小组转向了1970年代首次开发的地聚合物水泥,该材料自1990年代以来就引起了人们的新兴趣,原因是人们日益关注常用波特兰水泥的能源足迹。

“我们已经表明,可以实现嵌入在我们预制混凝土构件中的建筑和拆除废物的惊人百分比。”

RINA Anna Paraboschi博士

实验过

科学家在一个名为InnoWEE的项目中,对不同种类的拆除废物进行了试验,发现他们可以将再生混凝土,砂浆和砖块的各种混合物嵌入到地聚合物中,从而以相同的成本制造出性能与水泥板相同的板材。 。

回收的废物占面板重量的一半,即使不同废料的比例发生变化,面板也仍然坚固耐用。 “这是一个优点,因为在实际拆除中,人们无法精确控制混凝土,砖块等的比例,”项目协调员阿德里亚娜·伯纳迪博士说。

Bernardi博士说,他们的辐射板尤其有效。 辐射板穿有薄薄的管道,可以传导热水或冷水,在天花板上使用辐射板进行加热或冷却。 地聚合物材料具有良好的导热性,因此在该应用中效果很好。

研究人员Matteo Panizza博士说:“该项目的基本思想不仅是研究水泥的替代品,以及使用再生骨料的替代品,还提出了可以提高建筑物能源效率的方案。”

“这是(循环)经济和(绿色)经济:让我们循环再利用,让我们使用比波特兰水泥更具可持续性的东西循环再利用,让我们使用产品来减少建筑物的能源消耗。”

伯纳迪博士说:“我们终于实现了一种具有竞争力的材料,但具有我们想要的所有绿色方面。”

由再生混凝土制成的面板可以为建筑物提供隔热。 图片来源-Matteo Panizza / Sergio Tamburini

但是,要在建筑物上使用这种创新还有一段路要走。 该项目将在实验室中完成的一种材料-埋有可回收废物的地聚合物-转化为一种通过了现场实验建筑测试的材料。

但是由于缺乏支持标准,在某些国家(例如意大利),建筑法规尚未允许使用地质聚合物。

整个欧洲已经允许在新混凝土中将再生混凝土用作骨料,但是要采取不同的谨慎态度,具体取决于各个国家的建筑法规,最大百分比率范围从0%到50%不等。 欧洲水泥研究学院在2015年发布的生命周期分析发现,是否将碎混凝土送至路基,或将其用于新混凝土中进行升级,这个问题取决于运输距离,处理旧混凝土所需的能量,以及附近有多少天然砾石。

但是,这两个项目都进行了生命周期分析,他们说这表明他们的产品比传统混凝土具有更低的碳足迹。 Paraboschi博士说,通过使用便携式机器在现场处理废物,VEEP可以最大程度地降低运输成本。 伯纳迪博士说,与此同时,“地聚合物的能量非常低”。

本文中的研究是由欧盟资助的。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。



This article – “旧楼建筑:拆迁废料正在变成新混凝土| 地平线杂志
” – was originally published in Horizon, the EU Research & Innovation magazine

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