
Włókna tekstylne drogą do tańszego i trwalszego budownictwa
Włókna tekstylne wykorzystane w branży odzieżowej zwiększają wytrzymałość i trwałość betonu, ograniczając pękanie nawet o 30%.
Sektor budowlany wkracza w nową erę zrównoważonego rozwoju dzięki kreatywnemu rozwiązaniu opracowanemu przez inżynierów z Australii – wykorzystaniu odpadowych włókien dywanowych do wzmocnienia betonu. Dane podejście zwiększa trwałość i zmniejsza pękanie betonu, oferuje praktyczny sposób na rozwiązanie palących kwestii związanych zarówno z gospodarką odpadami, jak i utrzymaniem infrastruktury.
Beton jest niezbędnym materiałem w nowoczesnym budownictwie, wykorzystywanym na całym świecie do budowy wszystkiego, od domów po mosty. Jednak konstrukcje betonowe są podatne na pękanie, zwłaszcza na wczesnym etapie. Pęknięcia mogą prowadzić do kosztownych napraw, naruszając integralność strukturalną i ostatecznie wpływając na bezpieczeństwo budynków. W samej Australii koszt naprawy pęknięć betonu szacuje się na 8 miliardów dolarów australijskich rocznie, a w Stanach Zjednoczonych liczba ta wzrasta do około 76 miliardów dolarów amerykańskich. W tym kontekście, potencjał niewykorzystywanych włókien dywanowych jako rozwiązania tych wszechobecnych problemów jest nie do przecenienia.
Naukowcy z RMIT University, kierowani przez dr Chamila Gunasekara, odkryli, że dodanie włókien dywanowych do mieszanek betonowych może zmniejszyć pękanie skurczowe na wczesnym etapie rozwoju nawet o 30%, jednocześnie poprawiając wytrzymałość betonu na rozciąganie o 40%. Włókna pełnią rolę zbrojenia, zapobiegając pęknięciom, które zwykle pojawiają się w miarę utwardzania i kurczenia się betonu.
Rozwiązanie polega na ponownym wykorzystaniu zużytych dywanów – materiału, który często jest wyrzucany na wysypiska śmieci lub spalany, uwalniając szkodliwe toksyny. Australia jest drugim co do wielkości konsumentem tekstyliów na osobę na świecie, a przeciętny Australijczyk kupuje 27 kilogramów nowych tekstyliów i wyrzuca 23 kilogramy każdego roku. Znaczną część tych odpadów stanowią dywany, których recykling jest niezwykle trudny.
Łącząc włókna z betonem, naukowcy nie tylko stawiają czoła poważnemu wyzwaniu środowiskowemu, ale także poprawiają właściwości materiałowe samego betonu. Testy laboratoryjne wykazały, że beton wzmocniony włóknami spełnia rygorystyczne normy dotyczące wydajności inżynieryjnej i zgodności z przepisami ochrony środowiska w Australii.
Inicjatywa Uniwersytetu RMIT rozszerzyła się również poza dywany, obejmując inne odpady tekstylne, takie jak wyrzucone tkaniny odzieżowe. Materiały są przekształcane w cenne dodatki, które mogą zwiększyć wytrzymałość i odporność betonu. Dr Shadi Houshyar, naukowiec zajmujący się tekstyliami i materiałami, również z RMIT, wskazał, że około 70% odpadów tekstylnych można przekształcić w włókna nadające się do wykorzystania w budownictwie, tworząc w ten sposób nowy łańcuch dostaw materiałów pochodzących z recyklingu.
Podejście nie tylko zapobiega wyrzucaniu odpadów na wysypiska, ale także pomaga zmniejszyć zapotrzebowanie na pierwotne materiały budowlane. Wpływ wysiłków został podkreślony w kilku badaniach opublikowanych w renomowanych czasopismach, takich jak Journal of Building Engineering i Journal of Materials in Civil Engineering. Badania dotyczyły różnych sposobów wykorzystania tkanin pochodzących z recyklingu w celu poprawy właściwości mechanicznych i mikrostrukturalnych betonu.
Problem odpadów tekstylnych ma charakter globalny. Według danych Fundacji Ellen MacArthur, mniej niż 1% materiałów odzieżowych jest przetwarzanych na nowe ubrania. Większość z nich trafia na wysypiska lub jest spalana, co przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych i innych szkód dla środowiska. Koncepcja ponownego wykorzystania odpadów tekstylnych w budownictwie oferuje kreatywny sposób na rozwiązanie tego narastającego problemu.
Sprzęt strażacki, wykonany z trwałych materiałów odpornych na ciepło i płomienie, stanowi wyzwanie dla recyklingu. Naukowcy są jednak optymistycznie nastawieni, że takie specjalistyczne tkaniny mogą być również ponownie wykorzystane jako wzmocnienia w betonie. W ten sposób branża budowlana i recyklingowa mogą współpracować w celu odwrócenia znacznych ilości odpadów tekstylnych od wysypisk śmieci, jednocześnie zwiększając trwałość krytycznej infrastruktury.
W Stanach Zjednoczonych wysiłki badawcze zostały ukierunkowane na wykorzystanie włókien z tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu w betonie. Na przykład Uniwersytet Illinois zbadał, w jaki sposób dodanie włókien wykonanych z plastikowych butelek może zmniejszyć występowanie pęknięć w betonie. Pomaga to nie tylko w ponownym wykorzystaniu odpadów z tworzyw sztucznych, ale także przyczynia się do wydłużenia żywotności konstrukcji betonowych, podobnie jak w australijskim projekcie obejmującym włókna dywanowe.
W miarę rozwoju branży budowlanej, innowacje jak beton wzmocniony włóknami z tworzyw sztucznych mogą potencjalnie zmienić sposób, w jaki myślimy o materiałach budowlanych. Zamieniając odpady w zasoby, projekty rzucają wyzwanie tradycyjnym praktykom.
Szymon Ślubowski