Úspěch materiálové vědy: Kvalitní beton s plnivem ze starých pneumatik  
Vědci se již delší dobu snaží recyklovat použité pneumatiky při výrobě betonu. Až doposud ale nedokázali vyrobit kvalitní beton s vysokých obsahem drcených pneumatik jako plniva. Nová metoda australského týmu zahrnuje použití stlačování betonu během jeho zrání, které vyřeší problém s mizernými vlastnostmi betonu s velkým množstvím drcených pneumatik.
Míchání betonu se 100 procenty plniva ze starých pneumatik. Kredit: Mohammad Islam, RMIT.
Míchání betonu se 100 procenty plniva ze starých pneumatik. Kredit: Mohammad Islam, RMIT.

V posledních letech jsme svědky velkého úsilí řady výzkumných týmů o vylepšení receptu na klíčový stavební materiál, beton. Odborníci vymýšlejí nové cementy i další přísady, používají nanotechnologie a snaží se nalézt využití pro recyklované matriály. Už se objevily betony, v nichž byla část plniva, kterým je obvykle kamenivo, nahrazena drcenými použitými pneumatikami.

 

Jie Li. Kredit: J. Li.
Jie Li. Kredit: J. Li.

Výzkumný tým australské techniky RMIT University, který vedl Jie Li, dosáhl významného průlomu a vyrobil beton, v němž staré pneumatiky tvoří veškeré plnivo, tedy 100 procent. Beton se typicky skládá ze tří složek: vody, cementu jako pojiva a kameniva, které funguje jako plnivo. Kamenivo představuje písek a štěrk, ať už vytěžený nebo uměle vyrobený. Donedávna to nebylo moc představitelné, ale přírodní kamenivo začíná docházet, protože spotřeba betonu je obrovská.

 

Vzorky nového betonu. Kredit: Mohammad Islam, RMIT.
Vzorky nového betonu. Kredit: Mohammad Islam, RMIT.

Materiáloví vědci se už před časem pokusili řešení nedostatku kameniva spojit s recyklací použitých pneumatik, které končí na skládkách nebo ve spalovnách. Tyto snahy byly úspěšné a při nahrazení části kameniva drcenými pneumatiky vznikl beton, který byl více odolný proti průrazu než klasický beton, protože se díky obsahu částic gumy neláme, ale spíše ohýbá. Problém je, že když beton obsahuje příliš velké množství hmoty z pneumatik, ztrácí pevnost v tahu i pevnost v tlaku. Cement totiž v takovém případě nefunguje, jak by měl, a na kousky pneumatik se neváže potřebným způsobem.

 

Tým RMIT zjistil, že prvotní příčinou uvedeného problému je pórovitost gumy pneumatik. Při výrobě takového betonu se póry v gumě zaplní vodou, a ta se pak při zrání betonu vypaří. Zůstanou po ní dutiny, které zhoršují kvality betonu. Li a jeho kolegové nejprve vytvořili beton, v němž jako plnivo použili ze 100 procent drcené pneumatiky. Ještě mokrý beton umístili do speciálních ocelových forem, které na beton tlačí během jeho zrání. Tímto postupem vznikl kvalitní beton, jehož mechanické vlastnosti jsou v řadě případů lepší než u standardního betonu. Výzkum pokračuje a australský tým se tento beton snaží ještě dále vylepšit.

 

Literatura

New Atlas 11. 8. 2022.

Resources, Conservation and Recycling 184: 106390.

Datum: 13.08.2022
Tisk článku

Související články:

Podivuhodný beton antického Říma vylepšuje koroze slanou vodou     Autor: Stanislav Mihulka (09.07.2017)
V UK vyrobili první betonovou základovou desku s grafenem     Autor: Stanislav Mihulka (07.06.2021)
Povrchový nanotmel prodlouží životnost již existujícího betonu     Autor: Stanislav Mihulka (24.02.2022)
Praktický polymer z průmyslového odpadu ochrání potrubí i beton     Autor: Stanislav Mihulka (20.03.2022)
Použité roušky nalezly nový život v betonu     Autor: Stanislav Mihulka (02.05.2022)
Cement tvořený bakteriemi z odpadních materiálů     Autor: Dagmar Gregorová (16.05.2022)



Diskuze:

Realizace

Jan Janovský,2022-08-14 13:18:50

Ještě možná i když stěží si dovedu představit stlačování při zrání někde v prefě. Betonáž touto hmotou in situ asi nemožná. Zohlednění sraček při návrhu asi možné. Nicméně dnes člověk nenarazí na nic jiného než vyztužený beton, kde ocel a beton mají cca stejnou tepelnou roztažnost. To předpokládám bude u gumy zcela jiné??

Odpovědět


Re: Bez bublin je to Realizace nánoDynaMitu

Josef Hrncirik,2022-08-14 15:05:14

Jó, trhací hydraulický olej.

Odpovědět


Thermobarický drtič betonu

Josef Hrncirik,2022-08-15 21:18:00

Délková roztažnost betonu je cca 7-13 u/°C, pryže 90-130; Objemový modul stlačitelnosti pryže cca 100 MPa, pevnost betonu v ohybu cca 3 MPa, v tahu i méně. 30% objemu gumová koule zalitá do qua litního beton ho určo roztrhne jak hada při zahřátí o 70°C.
Možno vyzkoušet položením asfaltového koberce či na střeše.

Odpovědět


Re: Thermobarický drtič betonu

Josef Hrncirik,2022-08-15 21:40:27

Omlouvám se, je to jen TRHAČ.

Odpovědět


Re: Thermobarický drtič betonu

D@1imi1 Hrušk@,2022-08-15 23:27:29

S ohledem na zdroj těch fotografií - nejde tedy o skrytou formu džihádu?

Odpovědět


Re: Re: Thermobarický drtič betonu

Josef Hrncirik,2022-08-18 22:03:29

Známý stavební podnikatel Bin Ládin byl zlikvidován kvůli nadměrnému nastavování betonu gumenivem. Po explozivním vyhoření nánothermitu a následovným zapálením JP-4 sice vzniklo v požadované Qua litě hydraulické vápno, to se však dlouhým a prudkým požárem gumeniva přepálilo k nepoužitelnosti (Siverstein).
Pokud by pneu nebyly vulkanizovány sírou, ale např. peroxidy, zmizela by nutnost přidávat do nich ZnO a množství S ve spalinách by šlo k 0, což by usnadnilo jejich spalování v cementárnách a vysokých pecích, přepálení vápna v rumovišti by to ale stejně ne vyřešilo.

Odpovědět

Haldy pneu kam se podíváš

Marek Obzina,2022-08-14 02:16:28

Kdyby tu haldu, kterou máme za barákem hodlal někdo rozemlít do betonu, tak jim rád připlatím.
Teď se tam drží voda a jsou z toho hejna komárů.... děs běs.
Když tak jezdím po vlastech českých, tak ty haldy jsou u každý větší opravny s pneuservisem.
Za mne chvalihodná snaha likvidace k něčemu užitečnýmu.

Odpovědět


Re: Haldy pneu kam se podíváš

Ala Vranova,2022-08-14 11:01:36

Tady na pneu skládku máme. Aby jí nemuseli vyvážet (prý není kam) tak ji "někdo" jednou za čtyři roky v noci zapálí. Hoří to tak, že to hasiči jen korigují. No a potom už není co vyvážet. Podle mne každá likvidace, třeba do betonu, než vymyslí něco lepšího, by byla přínosem.

Odpovědět


Re: Re: Haldy pneu kam se podíváš

D@1imi1 Hrušk@,2022-08-14 12:50:40

Pneumatiky už se dávno recyklují. Největší problém je s ignoranty, kteří pneumatiky hážou do škarpy nebo vozí na černé skládky. Menší problém potom je, že svoz pneumatik a jejich drcení na granulát stojí nějaké náklady, které někdo musí zaplatit. Pána nad Vámi šlechtí, že by na řešení ekologických problémů ochotně přispěl ze svého. Ale problém skutečně není v tom, že by s pneumatikami nebylo jak ekologicky naložit, ale že to nikdo neudělá. (Občas! - většina se ekologicky zpracuje).

S výrobky z granulátu z pneumatik jste se téměř jistě nejednou setkali. Pneumatiky je také možné ekologicky pálit v kvalitních spalovnách. Mají vysokou výhřevnost a ušetří se tím spousta fosilních paliv.

Odpovědět


Re: Re: Re: Haldy pneu kam se podíváš

Ala Vranova,2022-08-14 13:22:00

A už jste to napsal vydavatelství Elsevier, že to je blbost? Těm se to totiž nestává. Jejich produkty patří k těm, které mají recenzenty a ti tvrdě posuzují, než něco pustí do tisku. Už proto, že většina jejich produkce je placeným obsahem. Nebo jste napsal časopisu Resources, Conservation and Recycling? Co Vám odpověděli?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Haldy pneu kam se podíváš

D@1imi1 Hrušk@,2022-08-14 13:56:36

Nějaká souvislost Vaší reakce s mým příspěvkem?

A k tomu, co píšete - dnes je ekologická image tím, co prodává. Nevím, s jakými brýlemi chodíte, ale když to nebudete filtrovat, uvidíte to skoro všude. Do očí bijící jsou například "ekologické" papírové tašky v supermarketech. O kterých je prokázáno, že mají nejhorší ekologickou stopu ze všech možností.

Takže proč by Elsevier nepsal o zázračně ekologickém betonu? Každý má v hlavě z vlastní zkušenosti zaryté nějaké obrázky pneumatik pohozených v přírodě. A potom se lidem v hlavách asociuje, že by ten gumobeton odstranil pneumatiky z přírody.

Víte, jak funguje marketing?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Haldy pneu kam se podíváš

Josef Hrncirik,2022-08-14 15:29:36

...Výzkumný tým australské techniky RMIT University, který vedl Jie Li, dosáhl významného průlomu a vyrobil beton, v němž staré pneumatiky tvoří veškeré plnivo, tedy 100 procent. Beton se typicky skládá ze tří složek: vody, cementu jako pojiva a kameniva, které funguje jako plnivo. Kamenivo představuje písek a štěrk, ať už vytěžený nebo uměle vyrobený. ...
Vlastnosti klasického betonu, kde na 1m3 betonu použili 362 kg cementu 585 kg jemného písku a 920 kg hrubého kameniva porovnávali s betonem, kde POUZE hrubé kamenivo nahradili hrubými kusy drcených osobních pneu při stejném objemovém zlomku 35% v betonu do bednění.
Protože guma kousků drti má průměrnou hustotu 1,1 místo 2,6 hrubého kameniva, nenápadně se octli v závodní kategorii lehčených betonů s hustotou jen cca 1,9 oproti 2,5 původní mokré směsi.
Tým RMIT zjistil, že prvotní příčinou ztráty pevnosti betonu s gumovou kameninou je pórovitost gumy pneumatik. Při výrobě takového betonu se póry v gumě zaplní vodou, a ta se pak při zrání betonu vypaří. Zůstanou po ní dutiny, které zhoršují kvality betonu. Proto ještě mokrý beton umístili do speciálních ocelových forem, které na beton tlačí během jeho zrání 1 den tlakem 6 MPa. Tímto postupem vznikl kvalitní beton, jehož mechanické vlastnosti jsou v řadě případů lepší než u standardního betonu, POKUD se do něj přidá dostatečné množství ocelových drátků.
Svoji vědeckou hypothesu (nutnou do vědeckého článku), že slabé ukotvení gumy do cementové malty způsobila poréznost použitých gum (particles), tým v článku nevývratně vyvrátil, ale skromně se o tom nezmínil.
Pneu totiž pochopitelně nejsou porézní (způsob výroby, snímky řezů, hustota či nestlačitelnost. Na povrchu gumeniva či v místech jejich kontaktů však ulpívají bublinky (až film) vzduchu, zeslabující zakotvení gumeniva do péskomalty.
Využití mrtvého kapitálu hydrauliky a tlakových forem k nazrání je nabeton infinitesimální.

Jak si však stojí Protinožci v inflaci hlavami na cenách? $ = currency in Australian dollars je vidět v tab.5 s.21 jejich čl.. i se zdroji; Unit prices for cement, sand, and NCA are quoted from nnings.com.au/(Bunnings Warehouse 2021), the granular rubber price is quoted from a nationalcompany tyrecycle.com.au/ (Tyrecycle 2021), NaOH price is quoted from ali-baba.com (Alibaba.com 2022), and energy cost is quoted from Energy Australia (Energy Australia 2022). Energy consumption for the MTS machine was 2.1 kW?!, and the concrete panel (1 m3) is considered for this prestressing.
aUnit price of šutrovina = NCA ($/kg) 0.40; aUnit price of sand ($/kg) 0.42; aUnit price of cement ($/kg) 0.38; aUnit price of coarser rubber ($/kg) 0.04; aUnit price for NaOH ($/kg) 0.80 .Total required cement (kg) 40.2 /?m3 ecobetonu ?zoufale odvážné! §! Total required šutry NCA (kg) 411. Total required sand (kg) 195. Total required rubber (kg) 185.67 + Total required NaOH (kg). 4.3.
Estimated total cost of cement ($) 15.28! (skutečně ještě neumíme krást jako australští trestanci 240 let šlechtění!). Estimated total cost of sand ($) 82; Estimated total cost of šutr NCA ($) 165; Estimated total cost of coarser rubber ($) 7.43; Estimated total cost of NaOH ($) 3.44; Total energy consumption (kWh) 0.53; Energy cost for prestressing ($) 5.83; Compressive strength at 28 day (MPa): 34; 13.25; 8.97; 18 (pro referentní směs a 3 gumoviny; Total production cost ($) 262; 113.87; 112.31; 113.84; Cost efficiency ($/MPa pevnosti) 7.6; 8.6; 12.91; 6.32; !Gumoviny/MPa přijdou dráž, do poslední omylem zamíchali zdarma 80 kg ocelových drátků.!! The required time for prestressing is calculated (raději pořádně popsat či uvést pokles tlaku či nárůst hustoty s časem, to by ale muselo řádně pružit! ); 15 min. Time is $. Za 15´ se bubliny vzduchu v maltě difúzí nerozpustí a beton po uvolnění tlaku pojde na N2 i O2 embolii. Proto to tlakovali ?celý den. Z popisu to ale není jednoznačné. Stejně jim TO netěsnilo a tlak neměřili.

M.M.U. Islam et al. Allahu a. !

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Haldy pneu kam se podíváš

Josef Hrncirik,2022-08-14 16:22:38

Je to dobře, nebo špatně, že kg písku a šutrů je v Australii dražší než cement a ocelové vlákno do směsí M3 je zdarma? Oproti receptu 362 kg cementu/m3 betonu v článku v tab. 4, ve skutečnosti (v bilanci tab. 5) však trestanci použitím 40,2 kg cementu dokázali skutečně ušetřit neskutečných 322,2 kg cementu/m3 betonu a přitom ho dokázali vytáhnout z forem již po 24 h. zrání!
Není jasné jak formy držely vodu a cement (a tlak v betonu) aby se bubliny vzduchu při vysokém tlaku rozpustily a oddifundovaly od gumy. Ve fig. 6 se to u stlačeného betonu M2-C u stěny zjevně nepodařilo. Vzduchů bylo do betonů zamícháno cca 10% obj..
Z počátku 25 stran čisté vědy připomínalo dokonalý zločin, nyní však jen čistý.

Odpovědět

Další článek ze sekce: "Tudy ne, přátelé!"

D@1imi1 Hrušk@,2022-08-13 08:42:51

Ten nápad zahrnuje tolik nesmyslů, až to bolí číst. To nemá smysl ani detailně komentovat.

Mimochodem kameniva je na Zemi dostatek na tisíc let dopředu. Nejhorší, co může nastat (a pravděpodobně nastane), že se bude muset dovážet z větší vzdálenosti, stoupne jeho cena a stavařům klesnou zisky. Pokud cena stoupne ještě víc, nebudou se z rozmaru bourat pár desetiletí staré stavby až na podloží jenom proto, že neodpovídají poslední stavební módě.

Odpovědět


Re: Další článek ze sekce: "Tudy ne, přátelé!"

Jiří Jirmann,2022-08-13 17:59:33

Obdivuji hrušky, kterým je vždy vše dopředu jasné a motají pak jablka s hruškami dohromady. Trochu mi to připomíná ten vtip "Já blko, Ty blko...". Možná byste to měl uplatnit a napsat to do Conservation and Recycling. Třeba se tam chytnou za nos a publikovaný článek jako hovadinu stáhnou. Tady to nemá smysl, tady si to Vaše přečte jen malý a zcela zanedbatelný okruh lidí (škoda házení perel).

Odpovědět


Re: Re: Další článek ze sekce: "Tudy ne, přátelé!"

D@1imi1 Hrušk@,2022-08-13 21:25:31

Pane Jirmanne, za dva největší problémy toho betonu vidím dvě věci. Zaprvé nízkou tepelnou odolnost. Ztratí pevnost, jakmile ho zahřejete na teplotu, při které začíná být pryž plastická. To by u specifických aplikací vadit nemuselo. Mnohem větší problém je ekologie pro skončení životnosti. Normální beton můžete skládkovat jako inertní odpad nebo ještě lépe - využít jej jako zásypový materiál a ke zpevnění polních cest. Pryží plněný beton můžete po skončení životnosti leda odvézt na hydrologicky odizolovanou skládku nebo do spalovny.

To vážně stojí za úsporu trochy štěrkopísku? Jednoho z nejlevnějších a nejdostupnějších materiálů vůbec? Rozhodně dostupnějšího než drcené pneumatiky.

Napište prosím Vy, v čem by měla výhoda tohoto betonu spočívat. Třeba mě přesvědčíte a omluvím se za svůj první příspěvek.

Odpovědět


Re: Re: Re: Další článek ze sekce: "Tudy ne, přátelé!"

Josef Hrncirik,2022-08-14 20:30:45

Netřeba nám pryže plastické jako SEMTEX TM. Vulkanizát se dá regenerovat (plastifikovat) jen velmi obtížně s problematickými výsledky a proto se regenerace obvykle neprovádí. Naopak, pryže jsou používány kvůli jejich velké vratné elasticitě, tj. snadné tvarové deformabilitě malou silou již v hlubokém mrazu i pod -40°C. Teprve u Caricinu se guma v betonu přestala hýbat, stejně jako v tlumeních tankových pásů a v pneu. Prostě použité gumy do betonu nepatří.
V gumě bývá 2-6% chemikálií k aktivaci vulkanizace a stabilizaci proti světlu, kyslíku a ozonu a pravidelně i 2% ZnO. Při vyluhování znečisťují vodu.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace