Historia betonu kosmicznego i tego, jak może on zmniejszyć wagę prefabrykatów betonowych, a jednocześnie umożliwić produkcję produktów o wysokiej wytrzymałości.
To prosta koncepcja, ale odpowiedź nie jest prosta: zmniejszyć wagę betonu bez wpływu na jego wytrzymałość. Skomplikujmy jeszcze bardziej ten czynnik, rozwiązując jednocześnie problemy środowiskowe; nie tylko zmniejszmy emisję dwutlenku węgla w procesie produkcji, ale także zmniejszymy ilość śmieci wyrzucanych na pobocze drogi.
„To był kompletny przypadek” – powiedział Bart Rockett, właściciel firmy z Filadelfii, specjalizującej się w polerowanym betonie i szklanych okładzinach Rockett. Początkowo próbował udoskonalić swój system polerowanego betonu, który wykorzystuje w 100% odzyskane fragmenty szkła, aby uzyskać efekt lastryko. Według doniesień, jest on o 30% tańszy i objęty 20-letnią, długoterminową gwarancją. System został zaprojektowany z myślą o wysokim połysku i kosztuje o 8 dolarów za stopę mniej niż tradycyjne lastryko, co potencjalnie pozwala wykonawcy polerowania zaoszczędzić sporo pieniędzy, a jednocześnie zapewnia wysoką jakość podłóg.
Zanim zajął się polerowaniem, Rockett rozpoczął swoją przygodę z betonem od 25 lat pracy z betonem budowlanym. „Zielone” szkło z recyklingu przyciągnęło go do branży polerowanego betonu, a następnie do branży polerowanych powłok szklanych. Po dekadach doświadczenia, jego prace z polerowanego betonu zdobyły liczne nagrody (w 2016 roku zdobył nagrodę „Reader's Choice Award” magazynu Concrete World i 22 inne nagrody na przestrzeni lat – jak dotąd), a jego celem jest emerytura. Tyle dobrze zaplanowanych planów.
Parkując, aby zatankować, Archie Filshill zobaczył ciężarówkę Rocketta – używała szkła z recyklingu. O ile Phil Hill wiedział, był jedynym, który zajmował się materiałami. Filshill jest prezesem i współzałożycielem AeroAggregates, producenta ultralekkiego szkła piankowego o zamkniętych komórkach (FGA). Piece firmy również wykorzystują w 100% szkło pochodzące z recyklingu, podobnie jak posadzka szklana Rocketta, ale produkowane kruszywa budowlane są lekkie, niepalne, izolowane, dobrze odprowadzające wodę, nienasiąkliwe, odporne na działanie chemikaliów, gnicia i kwasów. Dzięki temu FGA stanowi doskonałą alternatywę dla budynków, lekkich nasypów, platform rozprowadzających obciążenia i izolowanych podbudów, a także do redukcji obciążeń bocznych za murami oporowymi i konstrukcjami.
W październiku 2020 roku „przyszedł do mnie i chciał wiedzieć, co robię” – powiedział Rockett. „Powiedział: »Jeśli potrafisz włożyć te skały (jego kruszywo) do betonu, będziesz miał coś wyjątkowego«”.
Firma AeroAggregates ma około 30-letnią historię w Europie i 8 lat w Stanach Zjednoczonych. Według Rocketta, łączenie lekkiej masy kruszywa spienionego na bazie szkła z cementem zawsze stanowiło problem, którego nie dało się rozwiązać.
Jednocześnie Rockett zastosował w swojej posadzce biały cement CSA, aby zapewnić jej pożądaną estetykę i jakość wykonania. Był ciekaw, co się stanie, więc zmieszał ten cement z lekkim kruszywem. „Po dodaniu cementu kruszywo wypłynie na wierzch” – powiedział Rockett. Próba wymieszania betonu nie jest dokładnie tym, czego się oczekuje. Niemniej jednak ciekawość popchnęła go do kontynuacji.
Biały cement CSA pochodzi od firmy Caltra z Holandii. Jednym z dystrybutorów, z których korzysta Rockett, jest Delta Performance, specjalizująca się w domieszkach, barwnikach i efektach specjalnych do cementu. Shawn Hays, właściciel i prezes Delta Performance, wyjaśnił, że chociaż typowy beton jest szary, biały kolor cementu pozwala wykonawcom na barwienie go na niemal dowolny kolor – to wyjątkowa możliwość, gdy kolor ma znaczenie.
„Nie mogę się doczekać współpracy z Joe Ginsbergiem (znanym nowojorskim projektantem, który również współpracował z Rockettem), abyśmy mogli stworzyć coś naprawdę wyjątkowego” – powiedział Hayes.
Kolejną korzyścią płynącą ze stosowania cementu CSA jest wykorzystanie zmniejszonego śladu węglowego. „Zasadniczo, cement CSA to cement szybkowiążący, będący substytutem cementu portlandzkiego” – powiedział Hayes. „Proces produkcji cementu CSA jest podobny do cementu portlandzkiego, ale w rzeczywistości spala się go w niższej temperaturze, dlatego jest uważany – lub sprzedawany – za cement bardziej przyjazny dla środowiska”.
W tej kosmicznej erze ConcreteGreen Global Concrete Technologies można zobaczyć szkło i piankę zmieszane w betonie
Wykorzystując opatentowany proces, on i niewielka grupa ekspertów z branży stworzyli prototyp bloku, w którym włókna tworzyły efekt gabionu, zawieszając kruszywo w betonie zamiast unosić je na powierzchni. „To Święty Graal, którego wszyscy w naszej branży szukali przez 30 lat” – powiedział.
Znany jako beton ery kosmicznej, jest obecnie wytwarzany w postaci prefabrykatów. Wzmocnione prętami ze stali zbrojeniowej włóknem szklanym, które są znacznie lżejsze od stali (nie wspominając o tym, że podobno pięć razy mocniejsze), panele betonowe są podobno o 50% lżejsze od tradycyjnego betonu i charakteryzują się imponującymi parametrami wytrzymałościowymi.
„Kiedy skończyliśmy przygotowywać nasz specjalny koktajl, ważyliśmy 90 funtów (ok. 40 kg). W porównaniu ze 150 funtami (ok. 68 kg) zwykłego betonu na stopę sześcienną” – wyjaśnił Rockett. „Nie tylko waga betonu została zmniejszona, ale teraz waga całej konstrukcji również znacznie się zmniejszy. Nie próbowaliśmy tego opracować. Siedząc w garażu w sobotni wieczór, po prostu miałem szczęście. Mam trochę cementu i nie chcę go marnować. Tak to się wszystko zaczęło. Gdybym 12 lat temu nie dotknął polerowanego betonu, nigdy nie przekształciłby się on w system podłogowy ani w lekki cement”.
Miesiąc później powstała firma Green Global Concrete Technology Company (GGCT), do której należeli niektórzy partnerzy dostrzegający potencjał nowych prefabrykowanych produktów Rockett.
Waga: 2400 funtów. Kosmiczny beton na jard (zwykły beton waży około 4050 funtów na jard)
Test PSI przeprowadzono w styczniu 2021 roku (nowe dane z testu PSI otrzymano 8 marca 2021 roku). Według Rocketta, beton ery kosmicznej nie będzie pękał, jak można by się spodziewać po testach wytrzymałości na ściskanie. Zamiast tego, ze względu na dużą ilość włókien użytych w betonie, uległ on rozszerzeniu, a nie ścinaniu jak tradycyjny beton.
Stworzył dwie różne wersje betonu ery kosmicznej: mieszankę infrastrukturalną standardowego szarego betonu oraz białą mieszankę architektoniczną do koloryzacji i projektowania. Plan projektu „proof of concept” jest już w trakcie realizacji. Wstępne prace obejmowały budowę trzypiętrowej konstrukcji demonstracyjnej, obejmującej piwnicę i dach, kładki dla pieszych, ściany dźwiękoszczelne, domy/schroniska dla bezdomnych, przepusty itp.
Projekt GGCT został wykonany przez Joe Ginsberga. Ginsberg zajął 39. miejsce w rankingu 100 najlepszych światowych projektantów według magazynu „Inspiration” oraz 25 najlepszych projektantów wnętrz w Nowym Jorku według magazynu „Covet House”. Ginsberg skontaktował się z Rockettem podczas renowacji holu ze względu na szklaną podłogę.
Obecnie plan zakłada, że wszystkie przyszłe projekty będą koncentrować się na oczach Ginsberga. Przynajmniej początkowo on i jego zespół planują nadzorować i kierować projektami z wykorzystaniem prefabrykatów betonowych z epoki kosmicznej, aby zapewnić poprawność montażu i zgodność ze standardami.
Prace nad wykorzystaniem betonu kosmicznego już się rozpoczęły. Ginsberg, mający nadzieję na rozpoczęcie budowy w sierpniu, projektuje budynek biurowy o powierzchni 2000 stóp kwadratowych (ok. 183 m²). Budynek składa się z trzech pięter, jednej kondygnacji podziemnej i dachu. Każde piętro ma powierzchnię około 500 stóp kwadratowych (ok. 46 m²). Wszystkie prace w budynku, a każdy detal, zostaną wykonane w oparciu o projekt architektoniczny GGCT, Rockett Glass Overlay i Ginsberg.
Szkic schroniska/domu dla bezdomnych zbudowanego z lekkich prefabrykowanych płyt betonowych. Zielona globalna technologia betonu
Dave Montoya z ClifRock i Lurncrete współpracuje z GGCT przy projektowaniu i budowie szybkiego osiedla mieszkaniowego dla bezdomnych. W ciągu ponad 25 lat pracy w branży betoniarskiej opracował system, który można najlepiej opisać jako „niewidzialną ścianę”. W dużym uproszczeniu, do spoin można dodać domieszkę redukującą ilość wody, aby umożliwić wykonawcy stanie bez deskowania. Wykonawca będzie mógł wówczas zbudować ścianę o wysokości 1,8 metra. Ściana jest następnie „rzeźbiona”, aby ozdobić projekt.
Posiada również doświadczenie w stosowaniu prętów stalowych wzmocnionych włóknem szklanym w panelach do dekoracji i prac betonowych w budynkach mieszkalnych. Rockett wkrótce go znalazł, mając nadzieję na dalszy rozwój technologii betonu Space Age.
Po dołączeniu Montoyi do GGCT zespół szybko znalazł nowy kierunek i przeznaczenie dla swoich lekkich, prefabrykowanych paneli: zapewnienie schronień i domów mobilnych dla bezdomnych. Często bardziej tradycyjne schroniska są niszczone przez działalność przestępczą, taką jak usuwanie miedzi z powierzchni czy podpalenia. „Kiedy robiłem to z betonu” – powiedział Montoya – „problem polegał na tym, że nie mogli go złamać. Nie mogli go uszkodzić. Nie mogli go uszkodzić”. Panele te są odporne na pleśń, ognioodporne i zapewniają naturalny współczynnik R (izolację), co zapewnia dodatkową ochronę przed czynnikami środowiskowymi.
Według doniesień, schroniska zasilane panelami słonecznymi można zbudować w ciągu jednego dnia. W betonowych panelach zostaną zintegrowane instalacje, takie jak okablowanie i hydraulika, aby zapobiec uszkodzeniom.
Wreszcie, konstrukcje mobilne są projektowane z myślą o mobilności i modułowości, co może przynieść gminom znaczne oszczędności w porównaniu z budynkami niezrównoważonymi. Chociaż modułowe, obecna konstrukcja schronu ma wymiary 8 x 10 stóp (czyli około 84 stóp kwadratowych) powierzchni użytkowej. GGCT prowadzi rozmowy z niektórymi władzami stanowymi i lokalnymi w sprawie specjalnych stref dla budynków. Las Vegas i Luizjana wyraziły już zainteresowanie.
Montoya nawiązał współpracę z wojskiem, wraz ze swoją drugą firmą, Equip-Core, aby wykorzystać ten sam system panelowy w niektórych konstrukcjach do ćwiczeń taktycznych. Beton jest trwały i wytrzymały, a otwory postrzałowe można obrabiać ręcznie, mieszając ten sam beton. Naprawiona łata utwardza się w ciągu 15–20 minut.
GGCT wykorzystuje potencjał betonu ery kosmicznej, dzięki jego lekkości i wytrzymałości. Firma dąży do zastosowania prefabrykatów betonowych w budynkach i obiektach innych niż schrony. Potencjalne produkty obejmują lekkie, dźwiękoszczelne ściany, schody i kładki dla pieszych. Stworzyli panel symulujący dźwiękoszczelną ścianę o wymiarach 1,2 x 2,4 m, który wygląda jak kamienna ściana. Plan zakłada pięć różnych projektów.
Ostatecznie celem zespołu GGCT jest zwiększenie możliwości wykonawcy poprzez program licencyjny. W pewnym stopniu dystrybucja na cały świat i tworzenie miejsc pracy. „Chcemy, aby ludzie dołączyli i kupili nasze licencje” — powiedział Rockett. „Naszym zadaniem jest rozwijanie tych rzeczy, abyśmy mogli z nich korzystać od razu… Kierujemy się do najlepszych ludzi na świecie, którzy to robią — teraz. Ludzie, którzy chcą zacząć budować fabryki, chcą realizować swoje projekty. Ludzie zaangażowani w zespół… Chcemy budować zieloną infrastrukturę, mamy zieloną infrastrukturę. Potrzebujemy ludzi do budowania zielonej infrastruktury teraz. Będziemy ją rozwijać, pokażemy im, jak ją budować z naszych materiałów, oni ją zaakceptują.
„Zatapianie się krajowej infrastruktury jest obecnie poważnym problemem” – powiedział Rockett. „Poważne przecieki, rzeczy sprzed 50–60 lat, zapadanie się, pękanie, nadwaga, a sposobem na budowanie w ten sposób i oszczędzanie miliardów dolarów jest stosowanie lekkich materiałów, gdy ma się 20 000. Nie ma potrzeby przeprojektowywania samochodu i jeżdżenia nim przez cały dzień [mowa o potencjale zastosowania betonu ery kosmicznej w budowie mostów]. Dopóki nie zacząłem korzystać z AeroAggregates i nie przysłuchiwałem się, co zrobili z całą infrastrukturą i jej lekkością. Zanim to zrozumiałem, naprawdę to wszystko zrozumiałem. Chodzi o to, żeby iść naprzód. Wykorzystaj to do budowania”.
Gdy weźmiemy pod uwagę wszystkie składniki betonu kosmicznego, emisja dwutlenku węgla również ulegnie zmniejszeniu. Cement CSA ma niewielki ślad węglowy, wymaga niższych temperatur pieca, wykorzystuje kruszywa z pianki i szkła pochodzącego z recyklingu oraz pręty stalowe wzmocnione włóknem szklanym — każdy z tych czynników odgrywa rolę w „zielonej” części procesu GGCT.
Na przykład, dzięki mniejszej wadze AeroAggregate, wykonawcy mogą przewieźć jednorazowo 100 jardów materiału, w porównaniu z 20 jardami na typowej ciężarówce trzyosiowej. Z tej perspektywy, niedawny projekt wykorzystujący AeroAggregate jako kruszywo na lotnisku pozwolił wykonawcy zaoszczędzić około 6000 przejazdów.
Oprócz pomocy w odbudowie infrastruktury, Rockett wpływa również na zrównoważony rozwój poprzez programy recyklingu. Dla gmin i punktów recyklingu usuwanie szkła pochodzącego z recyklingu jest kosztownym wyzwaniem. Jego wizja nosi nazwę „drugi co do wielkości niebieski” i dotyczy szkła zbieranego w ramach zakupów dokonywanych przez gminy i gminy. Koncepcja ta wynika z jasnego określenia celu recyklingu – umożliwienia mieszkańcom lepszego zrozumienia końcowego rezultatu recyklingu w ich okolicy. Plan zakłada stworzenie oddzielnego, dużego pojemnika (drugiego niebieskiego kontenera) do zbiórki szkła na poziomie gminy, zamiast kosza na śmieci stawianego na poboczu drogi.
GGCT powstaje w kompleksie AeroAggregate w Eddystone w Pensylwanii. Green Global Concrete Technologies
„Teraz wszystkie śmieci są zanieczyszczone” – powiedział. „Jeśli uda nam się oddzielić szkło, konsumenci zaoszczędzą miliony dolarów na kosztach budowy infrastruktury krajowej, ponieważ zaoszczędzone pieniądze można będzie zwrócić władzom miejskim. Mamy produkt, który może wyrzucić szkło, które wrzucasz do kosza na śmieci, na ulicę, na szkolną podłogę, most lub kamienie pod autostradą I-95… Przynajmniej wiesz, że kiedy coś wyrzucasz, służy to jakiemuś celowi. To jest ta inicjatywa.
Czas publikacji: 03.09.2021