«Хотя бетон является наиболее часто используемым строительным материалом на земле, он также оказывает наибольшее воздействие на окружающую среду», — сказал Яхья «Джино» Курама, профессор гражданского строительства, экологической инженерии и наук о Земле, возглавляющий исследовательские работы. «Крупные заполнители, такие как щебень и гравий, составляют большую часть заданного объема бетона. Добыча, обработка и транспортировка этих заполнителей потребляют большое количество энергии и отрицательно влияют на экологию лесных массивов и русел рек».В недавней статье группы исследователей в журнале Science был поставлен вопрос о том, заставило ли совокупное воздействие человека на окружающую среду планету вступить в новую геологическую эпоху, «антропоцен».
Ученые, в частности, отмечают проблему бетона, указывая на то, что более половины когда-либо использованного бетона было произведено за последние 20 лет.«Посредством своих исследований я хочу внести свой вклад в усилия по снижению этих требований к нашей природной среде за счет уменьшения потребности в природных грубых заполнителях», — сказал Курама. «Особенно в ближайшие годы обновление и замена стареющей инфраструктуры нашей страны приведет как к увеличению предложения старого бетонного щебня, так и к увеличению спроса на новый бетон. Мы должны быть лучше подготовлены к использованию этого растущего ресурса в более высокий уровень, на чем и сосредоточено мое исследование ".Самым большим препятствием для использования вторичного бетона является изменчивость и неопределенность в отношении качества и свойств вторичного материала и того, как эта изменчивость влияет на прочность, жесткость и долговечность железобетонных конструкций.
Команда Курамы пытается развить понимание того, как использование переработанного бетона влияет на поведение железобетонных конструкций, чтобы здания, в которых использовалось большое количество переработанного материала, могли быть спроектированы с точки зрения безопасности и служить их прямому назначению без нежелательных последствий для производительности.«Большая часть исследований на сегодняшний день и текущего состояния практики, относящихся к устойчивому использованию конструкционного бетона, сосредоточена на частичной замене цемента побочными продуктами производства, такими как летучая зола, шлак и микрокремнезем», — сказал Курама. «Для сравнения, консервация крупных агрегатов в США в значительной степени игнорируется, что приводит к большому пробелу в знаниях об этом материале».Исследовательская группа Курамы была первой, кто исследовал переработанные материалы из большого количества источников, тем самым изучая внутреннюю изменчивость качества и свойств материалов.
В их исследованиях также рассматривались характеристики прогиба или степень деформации конструкции в течение длительного периода использования при нормальной повседневной нагрузке и условиях окружающей среды впервые, а также возможность использования переработанных заполнителей в процессе производства. промышленность сборного железобетона.«Наше первоначальное исследование изучало изменчивость из 16 источников вторичного заполнителя на Среднем Западе и количественно определяло способы предварительной квалификации материала для применения в строительстве», — сказал Курама. «Благодаря партнерству с Техасским университетом в Тайлере и Государственным университетом Нью-Мексико, мы теперь расширяем это исследование на гораздо большее количество источников из восточных, южных и юго-западных США.
Мы также смотрим на долговечность и стоимость жизненного цикла для сравнения. с натуральными заполнителями, а также влияние заполнителей из переработанного бетона в предварительно напряженном бетоне. Из-за недостатка знаний на сегодняшний день использование переработанных заполнителей в США ограничивалось в основном неструктурными применениями, такими как тротуары и дороги, хотя качество материала, как правило, значительно выше, чем требуется в этих областях применения. Наша конечная цель — разработать необходимые инженерные основы и методы для более широкого использования заполнителей из переработанного бетона в конструкционном бетоне, например, в зданиях ».
Их результаты могут быть использованы инженерами для проектирования бетонных конструкций, которые включают различное количество переработанных заполнителей бетона, которые оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, чем бетонные конструкции, сделанные из натуральных заполнителей.