คอนกรีตเป็นวัสดุที่มนุษย์สร้างขึ้นอย่างแพร่หลายนิยมใช้ในอาคาร ถนน สะพาน และโรงงานอุตสาหกรรม แต่การผลิตปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์จำเป็นต้องสร้างสัดส่วนที่เป็นรูปธรรมถึง5-8 % ของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกทั่วโลก มีซีเมนต์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าที่เรียกว่า MOC (ซีเมนต์แมกนีเซียมออกซีคลอไรด์) แต่การกันน้ำที่ไม่ดีทำให้จำกัดการใช้งานจนถึงปัจจุบัน เราได้พัฒนา MOC ที่กันน้ำ ซึ่งเป็นซีเมนต์ ” สีเขียว” ที่สามารถช่วยลดการปล่อยมลพิษ
ของอุตสาหกรรมการก่อสร้างและทำให้มีความยั่งยืนมากขึ้น
การผลิตซีเมนต์ธรรมดาหนึ่งตันในออสเตรเลียปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) ประมาณ 0.82 ตัน เนื่องจาก CO₂ ส่วนใหญ่ถูกปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาเคมีที่ผลิตซีเมนต์ การ ปล่อยก๊าซจึงไม่ลดลงง่ายๆ ในทางตรงกันข้าม MOC เป็นซีเมนต์อีกรูปแบบหนึ่งที่มีคาร์บอนเป็นกลาง
MOC ผลิตโดยการผสมส่วนผสมหลัก 2 ชนิด ได้แก่ ผงแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) และสารละลายเข้มข้นของแมกนีเซียมคลอไรด์ (MgCl₂) สิ่งเหล่านี้เป็นผลพลอยได้จากการทำเหมืองแมกนีเซียม
นอกจากนี้ MgO สามารถดูดซับ CO₂ จากชั้นบรรยากาศ สิ่งนี้ทำให้ MOC เป็นซีเมนต์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเป็นกลางต่อคาร์บอนอย่างแท้จริง
กำลังรับแรงอัด (ความสามารถในการต้านทานแรงอัด) เป็นคุณสมบัติของวัสดุที่สำคัญที่สุดสำหรับวัสดุก่อสร้างที่เป็นซีเมนต์ เช่น ซีเมนต์ MOC มีกำลังรับแรงอัดสูงกว่าซีเมนต์ทั่วไปมาก และสามารถรับแรงที่น่าประทับใจนี้ได้อย่างรวดเร็ว การตั้งค่า MOC ที่รวดเร็วและการรับแรงในช่วงต้นนั้นมีประโยชน์มากสำหรับการก่อสร้าง
แม้ว่า MOC จะมีข้อดีมากมาย แต่ก็มีความสามารถในการกันน้ำได้ไม่ดีนัก การสัมผัสกับน้ำหรือความชื้นเป็นเวลานานจะทำให้ความแข็งแรงลดลงอย่างมาก จุดอ่อนที่สำคัญ นี้ได้จำกัดการใช้งานไว้เฉพาะการใช้งานภายในอาคาร เช่น กระเบื้องปูพื้น แผงตกแต่ง แผงฉนวนกันเสียงและความร้อน
ทีมนักวิจัยที่นำโดย Yixia (Sarah) Zhang ได้ทำงานเพื่อพัฒนา MOC ที่กันน้ำได้ตั้งแต่ปี 2017 (ตอนที่เธออยู่ที่ UNSW Canberra) การเพิ่มผลิตภัณฑ์พลอยได้จากอุตสาหกรรม เถ้าลอย (ด้านบน) และซิลิกาฟูม (ด้านล่าง) ช่วยเพิ่มความสามารถในการกันน้ำของ MOC ผู้เขียนจัดให้
เพื่อปรับปรุงการกันน้ำ ทีมงานได้เพิ่มผลพลอยได้ทางอุตสาหกรรม
เช่น เถ้าลอยและซิลิกาฟูมลงใน MOC รวมทั้งสารเติมแต่งทางเคมี เถ้าลอยเป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมถ่านหิน ซึ่งมีอยู่มากมายในออสเตรเลีย การเติมเถ้าลอยทำให้การกันน้ำของ MOC ดีขึ้นอย่างมาก ความแข็งแรงดัด (ความสามารถในการต้านทานการดัด) ถูกรักษาไว้อย่างสมบูรณ์หลังจากแช่ในน้ำเป็นเวลา 28 วัน
เพื่อรักษาแรงอัดเพิ่มเติมภายใต้การโจมตีทางน้ำ ทีมงานได้เพิ่มซิลิกาฟูม ซิลิกาฟูมเป็นผลพลอยได้จากการผลิตโลหะซิลิกอนหรือโลหะผสมเฟอร์โรซิลิกอน เมื่อรวมเถ้าลอยและซิลิกาฟูมเข้ากับ MOC paste (15% ของสารเติมแต่งแต่ละชนิด) แรงอัดทั้งหมดจะถูกเก็บไว้ในน้ำเป็นเวลา 28 วัน
ทั้งเถ้าลอยและซิลิกาฟูมมีผลคล้ายกันในการเติมโครงสร้างรูพรุนใน MOC ทำให้ซีเมนต์หนาแน่นขึ้น ปฏิกิริยากับเมทริกซ์ MOC ก่อตัวเป็นเฟสคล้ายเจล ซึ่งมีส่วนช่วยในการไม่ซับน้ำ อนุภาคที่ละเอียดมาก พื้นที่ผิวขนาดใหญ่ และปริมาณซิลิกาที่ทำปฏิกิริยาสูง (SiO₂) ของซิลิกาฟูมทำให้เป็นสารยึดเกาะที่มีประสิทธิภาพที่เรียกว่าปอซโซลาน ช่วยให้คอนกรีตมีความแข็งแรงและทนทานสูง
แม้ว่า MOC ที่พัฒนาขึ้นจนถึงขณะนี้จะทนทานต่อน้ำที่อุณหภูมิห้องได้ดีเยี่ยม แต่ก็อ่อนตัวลงอย่างรวดเร็วเมื่อแช่ในน้ำอุ่น ทีมงานทำงานเพื่อแก้ปัญหานี้โดยใช้สารเติมแต่งที่เป็นอนินทรีย์และสารอินทรีย์ การเติมกรดฟอสฟอริกและฟอสเฟตที่ละลายน้ำได้จะช่วยเพิ่มความต้านทานต่อน้ำอุ่นได้อย่างมาก
ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ก่อสร้างที่ทำโดยใช้ MOC ผู้เขียนจัดให้
กว่าสามปี ทีมงานได้พัฒนา MOC เป็นซีเมนต์สีเขียว ความแข็งแรงของคอนกรีตประเมินโดยใช้เมกะปาสคาล ( MPa ) MOC มีกำลังรับแรงอัด 110 MPa และกำลังรับแรงดัด 17 MPa ค่าเหล่านี้มีค่า มากกว่าค่าซีเมนต์ทั่วไป สอง ถึงสามเท่า
MOC สามารถรักษาความแข็งแรงเหล่านี้ได้อย่างเต็มที่หลังจากแช่ในน้ำเป็นเวลา 28 วันที่อุณหภูมิห้อง แม้ในน้ำร้อน (60˚C) MOC สามารถรักษาแรงอัดและแรงดัดได้มากถึง 90% หลังจาก 28 วัน ค่านี้ยังคงสูงถึง 100 MPa และ 15 MPa ตามลำดับ ซึ่งยังคงสูงกว่าซีเมนต์ทั่วไปมาก
MOC จะเข้ามาแทนที่ซีเมนต์ธรรมดาหรือไม่?
MOC จะเข้ามาแทนที่ซีเมนต์ธรรมดาในสักวันหนึ่งได้หรือไม่? ดูเหมือนว่ามีแนวโน้มมาก จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้งานซีเมนต์สีเขียวและประสิทธิภาพสูงนี้ในคอนกรีต ตัวอย่างเช่น
เมื่อคอนกรีตเป็นส่วนประกอบโครงสร้างหลัก จึงต้องมีการเสริมเหล็ก การกัดกร่อนของเหล็กใน MOC เป็นปัญหาสำคัญและเป็นอุปสรรค์ใหญ่ที่ต้องข้ามไป ทีมวิจัยได้เริ่มดำเนินการในเรื่องนี้แล้ว
หากสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ MOC สามารถเป็นผู้เปลี่ยนเกมสำหรับอุตสาหกรรมการก่อสร้างได้
เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
