기존 콘크리트에 대한 지속 가능한 대안을 제공하는 것은 중요한 발자국과 다목적 응용을 고려하여 세계적인 명령이되고 있습니다. 매년 지구상의 모든 사람은 약 1 톤의 콘크리트를 소비합니다.
53,000 명의 사람들이있는 작은 마을의 경우, 이것은 660 명의 미국 가구와 3,710 톤의 연간 CO 2 의 에너지 소비로 해석됩니다. 배출. 석탄 플라이 애쉬 (Coal Fly Ash)로 만든 강화 된 바인더는 훌륭한 비즈니스 기회를 제공하며 이러한 산업 부산물을 폐기물 스트림에서 부가가치 응용 프로그램으로 전환함으로써 환경 및 자원 보존에 기여합니다.
석탄 플라이 애쉬가있는 내구성 콘크리트를 유일한 바인더로 상상하고 시멘트 나 열처리가 필요하지 않다고 상상해보십시오. 이것은 최근 특허 출원에서 WSU 그룹이 시연 할 때까지 오랫동안 불가능한 것으로 간주되었습니다. 주요 혁신은 Class C 플라이 애쉬의 0.02 중량%에서 옥사이드 (GO)를 사용하여 수화를 촉진하고 주변 온도에서 칼슘-알루미 네이트 실리케이트-수확량 (C-A-S-H) 겔을 형성하는 것입니다. 이것은 시멘트를 부분적으로 대체하기 위해 대체 시멘트 타이어를 사용하여 많은 발전과 큰 대조를 이루어 시멘트 및 콘크리트 산업을“녹색”하는 대담한 접근법을 강조합니다.
.유해 폐기물 스트림에서 플라이 애쉬를 전환하고 CO 2 를 감소시키는 맥락에서 배출, 알칼리 활성화 플라이 애쉬 지오 폴리머는 플라이 애쉬를 굳히는 주요 처리 중 하나이며 지속 가능한 건축 자재로 간주되고 있습니다. 플라이 애쉬는 주로 보일러 상단에 캡처 된 석탄 화력 발전소의 석탄 연소 부산물입니다. 미국 플라이 애쉬 생산량은 1974 년 4,440 만 톤에서 2013 년 5,340 만 톤으로 증가했으며 2013 년에는 2,330 만 톤 (43%)의 플라이 애쉬가 유익하게 사용되었습니다 [2]. 2033 년 미국 플라이 애쉬 생산의 예측 가치는 활용을 위해 5,460 만 톤과 3,570 만 톤이 될 것입니다 [3].
건축 물질로서 플라이 애쉬의 응고를 개선하기 위해, 옥사이드 (GO, 흑연-소스 나노 물질) 가이 연구에서 사용되었다. 최근 몇 년 동안 엔지니어링 자료의 GO 적용에 대한 혁신적인 연구가 성장했습니다. GO (그림 1)는 면적 비율이 최대 30,000 이상인 2 차원 탄소 시트이기 때문에 콘크리트 혼합물로 큰 잠재력을 보여줍니다 [4]. 그것은 ~ 0.3 tpa의 젊은 모듈러스와 ~ 112 gpa의 고유 강도를 특징으로하며 매우 친수성입니다 [5,6]. 그래 핀과는 달리 GO는 친수성이며 물과 더 호환되어 신선한 콘크리트에서의 분산을 용이하게합니다.
ASCM (Advanced &Sustainable Cementious Materials)을위한 WSU의 실험실 (ASCM)의 연구에서, 수화 전구체, 형태, 원소 구성, 광물 및 화학 구조 및 Go-modified Fly Ash Geopolymer의 순서는 Raman Spectroscopy, SEM/BSE, EMPA, XRD/TGA 및 SI/AL MAS-NMR의 한 방법에 의해 조사되었습니다. 실험 결과는 GO가 상이한 수화 전구체의 분포에 선택적으로 영향을 줄 수있는 능력을 보여 주었기 때문에 GO가 상이한 원소 몰 비율을 조절하기 위해 상이한 원소 몰 비율을 조절하여 다음과 같은 수화 전구체의 분포에 영향을 미치는 능력을 보여 주었다. (2) Si 분포에 대한 GO의 효과는 SI가 중성 SI (OH) 단위와 SIO (OH), SIO 2 로 존재하기 때문에 상대적으로 약했다. (OH)
이 작업은 최근 나노 크기 재료의 발달로 인해 분자 수준에서 콘크리트를 설계 할 수있는 기회를 제공하는 플라이 애쉬 또는 시멘트 수화의 분자와 원자의 세계를 이해하는 강력한 도구를 우리에게 보여 주었기 때문에 중요합니다. 토목 기술자들은 주로 중간 및 거시적 수준에서 재료를 조작하는 데 중점을두고 있습니다. 건설 산업의 지속 가능한 발전을 위해서는 모든 척도 (Nano, Micro, Meso 및 Macro)에서 연구를 가능하게 하고이 "상향식"Nanomaterial의 능력을 활용해야합니다.
.이러한 결과는 최근에 저널 연료 에 발표 된 화학적으로 활성화 된 플라이 애쉬에서 옥사이드의 그래 핀의 영향이라는 제목의 기사에 설명되어있다. . 이 작품은 미국 워싱턴 주립 대학교에서 Gang Xu와 Xianming Shi와 중국 Harbin Institute of Technology의 Jing Zhong에 의해 수행되었습니다. 이 작업에서보고 된 기술은 미국 특허 출원에 의해 보호되었으며 Fly Ash Pervious Concrete 슬래브는 WSU Pullman 캠퍼스에서 시연되었습니다.
참조 :
- Yao ZT, Ji XS, Sarker PK, Tang JH, GE LQ, Xia MS 등. 석탄 플라이 애쉬의 응용에 대한 포괄적 인 검토. Earth-Sci Rev 2015; 141 :105–21. doi :10.1016/j.earscirev.2014.11.016.
- acaa. 석탄 연소 제품 (CCP) 생산 및 사용, 2013. Farmington Hills, MI :American Coal Ash Association 2000; 2013.
- acaa. 주요 결과 2015, 석탄 연소 제품 활용, 미국 역사적 관점 및 예측. 미국 석탄 재 협회 (ACAA); 2015.
- Tung VC, Allen MJ, Yang Y, Kaner RB. 대규모 그래 핀의 고 처리량 솔루션 처리. Nat Nanotechnol 2009; 4 :25–9. doi :10.1038/nnano.2008.329.
- Zandiatashbar A, Lee G-H, SJ, Lee S, Mathew N, Terrones M 등 그래 핀의 고유 강도 및 강성에 대한 결함의 영향. Nat Commun 2014; 5. doi :10.1038/ncomms4186.
- Lee C, Wei X, Kysar JW, Hone J. 탄성 특성의 측정 및 단층 그래 핀의 고유 강도. Science 2008; 321 :385–8. doi :10.1126/science.1157996.
