Beton dintr-o combinație neobișnuită. Experimentul care ar putea schimba radical construcțiile

Cercetători din
Japonia și Norvegia au dezvoltat un material experimental care ar putea schimba
modul în care este produs betonul, folosind pentru prima dată nisip de deșert
în combinație cu lianți de origine vegetală.

Cercetători de la
Universitatea Norvegiană de Știință și Tehnologie (NTNU) și Universitatea din
Tokyo au reușit să dezvolte un material de construcție experimental care
permite utilizarea nisipului de deșert în compoziția betonului, o premieră în
domeniu.

Proiectul propune o
abordare complet diferită față de betonul convențional, bazat pe ciment, prin
înlocuirea parțială a acestuia cu lianți de origine vegetală și particule
naturale.

Noul material,
denumit „beton din nisip botanic”, este realizat prin combinarea nisipului fin
de deșert cu aditivi vegetali și pulbere de lemn, procesul fiind finalizat în
condiţii de căldură și presiune controlată. Rezultatul este un compus dens,
obținut fără utilizarea metodelor clasice care implică cantități mari de ciment,
notează interestingengineering.

Nisipul din deşert,
prea fin pentru construcţii

Contextul în care
apare această cercetare este unul dominat de paradoxuri ecologice. Betonul
este, după apă, cel mai utilizat material din lume, cu o producție anuală de
peste patru miliarde de tone de ciment. În același timp, acest proces său de
producere este responsabil pentru aproximativ 8% din emisiile globale de dioxid
de carbon, ceea ce transformă industria construcțiilor într-unul dintre marii
contribuitori la poluarea globală.

Pe de altă parte,
sectorul construcțiilor depinde masiv de nisipul extras din râuri, cariere și
chiar din mediul marin, resurse aflate sub o presiune tot mai mare din cauza
exploatării intense și a impactului asupra ecosistemelor. Asta în timp ce
deșerturile oferă cantități uriașe de nisip, care a fost, însă, considerat mult
timp inutilizabil în construcții, din cauza structurii sale prea fine și a
granulației netede.

Această
caracteristică îl face incompatibil cu betonul tradițional, în care particulele
trebuie să se lege eficient pentru a forma structuri rezistente. În lipsa
acestei proprietăți, nisipul de deșert nu a putut fi folosit la scară largă,
forțând industria să continue exploatarea altor surse naturale, cu efecte
precum eroziunea și degradarea habitatelor.

Echipa de cercetare
a analizat dacă acest material aparent inutil poate fi transformat într-o
resursă funcțională printr-o metodă alternativă de producție, care nu depinde
de cimentul clasic ca liant principal.

Rezultatele
obținute în laborator au arătat că nisipul de deșert poate căpăta proprietăți
structurale utile atunci când este combinat cu materiale organice și procesat
în condiții atent controlate.

Cum a fost obținut
materialul

„De mulți ani se discută dacă nisipul de deșert poate fi
folosit în beton. Problema este că este atât de fin încât nu funcționează bine
ca element de legătură în material. Cu alte cuvinte, betonul rezultat nu ar
avea rezistența necesară pentru construcții”, a explicat Ren Wei, cercetător postdoctoral la NTNU.

Pentru a depăși
această limitare, cercetătorii au combinat nisipul de deșert cu aditivi
vegetali și pulbere de lemn, aplicând simultan presiune și temperatură
ridicată. Prin ajustarea atentă a parametrilor de producție – inclusiv
temperatura, presiunea, proporțiile de amestec și durata procesului – a fost
obținut un material compact, cu structură stabilă, fără utilizarea intensivă a
cimentului.

Toate testele au
fost realizate în mediu de laborator, la Universitatea din Tokyo.

Cercetătorii au
comparat nisipul de deșert cu alte tipuri de agregate fine și au analizat modul
în care diferiți factori influențează rezistența și densitatea materialului
final.

„Am analizat influența mai multor variabile asupra
rezistenței și densității materialului, inclusiv temperatura, raportul de
amestec, presiunea, timpul de presare și tipurile de nisip utilizate”, a precizat Ren Wei.

Potențial ecologic,
dar rezistenţă scăzută

Rezultatele arată
că materialul obținut este suficient de rezistent pentru utilizări
ne-structurale, precum pavele sau alei pietonale. Totuși, cercetătorii atrag
atenția că „betonul din nisip botanic” nu este încă pregătit pentru construcții
de mari dimensiuni sau pentru condiții climatice dure.

Sunt necesare
studii suplimentare pentru a evalua comportamentul său pe termen lung, inclusiv
rezistența la temperaturi scăzute și la expunere îndelungată în mediul
exterior.

O altă concluzie
importantă a cercetătorilor este că nisipul de deșert ar trebui utilizat local,
pentru a reduce impactul de mediu generat de transportul materialelor grele pe
distanțe mari.

Dacă va fi
perfecționat, acest tip de material ar putea reduce presiunea asupra
exploatării nisipului din râuri și cariere, diminuând degradarea mediului și
oferind în același timp o utilizare practică unei resurse abundente din
regiunile aride ale lumii.