Dødelig fejl afsløret i grøn pigmenteret beton

Da Xi'an Jiaotong-Liverpool University forskere afsluttede deres forskning om farvet arkitektonisk beton, de fandt et overraskende resultat - grøn pigmenteret cement havde urenheder, der frembragte porøse, dårlig kvalitet beton. I mellemtiden, røde og blå pigmenter havde ringe effekt.

Undersøgelsen blev udført af Mehreen Heerah, en kandidat fra XJTLUs afdeling for civilingeniør, Dr. Graham Dawson fra XJTLUs afdeling for kemi, og Isaac Galobardes fra Mohammed VI Polytechnic University.

Pigmenteret arkitektonisk beton bruges som et visuelt tiltalende alternativ til grå beton, som i Barcelonas Ciutat de la Justícia, forklarer Dr. Dawson. Når efterspørgslen efter pigmenteret arkitektonisk beton vokser, det gør betydningen af ​​denne forskning også.

Ikke let at være grøn

"Karakteristika for røde og blå pigmenter, der blev brugt i undersøgelsen, blev fastslået i den eksisterende forskningslitteratur. egenskaberne ved det grønne pigment var ikke sædvanlige, "siger Dawson.

"Resultaterne for de røde og blå pigmenter var ganske tæt på vores forventning, "Siger Heerah." På den anden side, vi forventede ikke den drastiske effekt af grønt pigment på mørtelens egenskaber. Faktisk, vi forventede, at en større stigning i styrke med det grønne pigment i forhold til de to andre. "

Det er fordi grønt pigment i produkter er baseret på chromoxid, hvilket øger blandingens styrke, når den hydratiseres.

Så hvorfor fandt man at grøn beton var understandard?

Svaret ligger i, hvordan det blev produceret med skadelige urenheder, siger Dr. Dawson.

"Kemiske produkter bruges til at producere pigmenter, "forklarer han." Nogle gange, pigmenter præsenterer simple kemiske komponenter og andre kombinationer af dem for at opnå forskellige farver. "

Den fornærmende urenhed, der svækkede den grønne beton, var muskovit; et mineral, der bruges til at producere grønt pigment til andre industrielle formål. Ved hydrering med cement, muscovite genererede betydelige mængder af en komponent, der forårsager overdreven porøsitet, hvilket resulterer i en reduktion i styrke og levetid.

"Imidlertid, andre undersøgelser har fundet ud af, at der ikke er nogen negativ effekt ved anvendelse af grønt pigment, der udelukkende består af chrom (III) oxid, uden muskovit, "siger Heerah.

Bland det op

Cementprøverne blev fremstillet med tre forskellige pigmenter - blå koboltaluminat, grønt chromoxid og rødt jernoxidpigment - på tre forskellige niveauer:1, 5 og 10%. Forskerne testede to typer cement for at forstå, hvordan disse blandinger og biprodukter påvirker egenskaberne af den resulterende beton.

Eksperimentet i fire dele testede først vandabsorbering for at evaluere ændringen i fysiske egenskaber, og derefter bestemt prøvenes hydratiseringsegenskaber.

Næste, kinetikken ved hydrering blev undersøgt gennem udviklingen af ​​temperaturen for hver blanding. Endelig, forskerne undersøgte bøjnings- og trykstyrken for at forstå pigmentets effekt på mekanisk styrke.

Forskningen fastslog, at morfologien for hydratiseringsprodukter og kinetik var relateret til prøvernes trykstyrke.

Den dårlige ydelse af det grønne pigment skilte sig ud i forhold til de minimale virkninger af det røde og blå.

Forskningen opdagede også, at koboltholdige aluminiumoxid (blå) og jern (III) oxid (røde) pigmenter kunne bruges med både Portland og Portland Composite cement uden at svække betonens styrke.

Mindre påvirkning

Forskere forbedrede også en eksisterende ligning, der blev brugt til at estimere den pigmenterede mørtel i realtid, trykstyrke, Siger Heerah.

Dr. Galobardes forklarer, at "ved hjælp af denne ligning undgås at foretage de destruktive tests, der bruges til at estimere de mekaniske egenskaber af beton.

"Dette eliminerer spild og sænker kuldioxidemissioner og omkostninger i forbindelse med produktionen af ​​de prøver, der blev brugt i testene."

Selvom pigmenter i sig selv ikke reducerer CO2 -emissioner fra beton, forskningen indikerer, at de er sikre at bruge sammen med miljøcementer.

Cementblandinger såsom Portland Composite Cement, som inkluderer malet granuleret højovnsslagge (GGBS) og flyveaske forventes at opnå reducerede CO2-emissioner i de kommende år.