Репортаж от Wedoany，Исследователи из лаборатории Masic Массачусетского технологического института (MIT) и компании CarbonCure Technologies с помощью метода спектроскопии комбинационного рассеяния in situ выявили точный химический механизм, с помощью которого диоксид углерода (CO₂) ускоряет раннюю гидратацию цементного теста и способствует формированию более однородной и плотно связанной микроструктуры раствора или бетона. Соответствующая статья под названием «In-Situ Raman Spectroscopy of Silica Gel Templated Hydration Pathways in CO₂-Activated Cement» опубликована в Journal of the American Ceramic Society.
Команда использовала метод спектроскопии комбинационного рассеяния in situ — метод, позволяющий идентифицировать отдельные химические фазы на микрометровом уровне, — для отслеживания процесса гидратации цемента, активированного CO₂, в течение 24 часов, и выяснила молекулярную последовательность, с помощью которой CO₂ вызывает эффект повышения прочности на ранней стадии в цементной системе. Исследование показало, что CO₂ на ранней стадии гидратации не нарушает химию вяжущего, а способствует формированию плотно связанной микроструктуры вяжущего.
Генеральный директор CarbonCure Юлия Кравцов заявила, что это исследование предоставляет наиболее убедительные на сегодняшний день экспериментальные доказательства карбонизации в бетоне, объясняя, как технологии использования углерода помогают производителям снижать расход цемента и затраты, одновременно получая стабильно высокопроизводительный бетон. Она добавила, что данная технология уже коммерчески подтверждена в реальных условиях при более чем 11 миллионах загрузок автобетоносмесителей, а проекты варьируются от жилых зданий до сложных высотных сооружений и инфраструктурных объектов.
Профессор кафедры гражданского и экологического строительства MIT Адмир Масич отметил, что, хотя исследователи в течение многих лет наблюдали более высокую раннюю прочность бетона, активированного CO₂, точный механизм оставался неуловимым, поскольку вовлеченные фазы являются переходными и их трудно наблюдать напрямую. С помощью спектроскопии комбинационного рассеяния in situ команда в реальном времени наблюдала химический процесс карбонизации и обнаружила высокоупорядоченную, искусно организованную последовательность: CO₂ создает во всем материале силикагелевый каркас, который служит шаблоном для более взаимосвязанного вяжущего. Эти выводы открывают новые возможности для улучшения свойств бетона с помощью карбонизации CO₂.
Исследовательская группа установила, что при перемешивании раствора или бетона CO₂, вводимый в цементное тесто, не просто заполняет поровое пространство частицами карбоната кальция, как считалось ранее. Вместо этого соединение запускает принципиально иную трехстадийную последовательность гидратации. На стадии минерализации (в течение четырех часов после введения) CO₂ быстро образует наноразмерные частицы карбоната кальция, временно отвлекая кальций от его обычной роли, что позволяет развиваться гладкой, однородно распределенной сети силикагеля. На переходной стадии (от четырех до восьми часов после введения) CO₂ расходуется, нормальная гидратация возобновляется, и гидроксид кальция реагирует с сетью силикагеля, образуя равномерно распределенный гидросиликат кальция — основное соединение, обеспечивающее прочность раствора или бетона. На стадии стабилизации (после восьми часов) гидратация продолжается обычным образом, заполняя структуру и образуя более однородное и взаимосвязанное вяжущее, которое схватывается быстрее, а ранняя прочность увеличивается примерно на 13% по сравнению с эталонным тестом. Ключевым моментом является то, что команды MIT и CarbonCure получили первые прямые визуальные доказательства ранней карбонизации CO₂, показывающие, что частицы карбоната кальция со временем остаются химически стабильными, будучи постоянно заключенными в матрице.
Главный технический директор CarbonCure Дин Форджерон резюмировал, что это прорыв в понимании карбонизации в отрасли. Исследование показывает, что минерализация — это не просто постоянное хранение CO₂ в бетоне; она активно влияет на микроструктуру вяжущего с самых первых моментов гидратации, и отрасль может использовать эту химию для повышения эффективности и рентабельности использования цемента, одновременно обеспечивая продукт того же высокого качества и соответствуя самым строгим проектным спецификациям.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
