Le graphène remplace le sable pour rendre le béton jusqu'à 25 % plus léger mais tout aussi résistant

« Béton de café », un nouveau système utilisant du marc de café qui rend le béton 30 % plus résistant
Table
  1. Innovation de l'Université Rice
    1. Avantages du graphite dans le béton
    2. Réduction de l'impact environnemental
    3. Procédé innovant : Chauffage Joule


Quand on pense aux ressources dont nous manquons, le sable ne figure peut-être pas en tête de votre liste, mais c'est grâce à notre forte demande de béton. Les scientifiques de l'Université Rice ont maintenant montré que le remplacement du graphène peut non seulement économiser du sable, mais aussi rendre le béton plus léger, plus résistant et plus résistant.

Le monde est confronté à une crise de l’environnement et des ressources en raison de la forte dépendance au béton, le deuxième matériau le plus consommé après l’eau. L’extraction du sable, composant essentiel du béton, dépasse la capacité naturelle de remplacement, déclenchant de graves problèmes écologiques.

Innovation de l'Université Rice

Des chercheurs de l'Université Rice ont découvert que le graphite dérivé du coke métallurgique, un produit à base de carbone, pourrait remplacer le sable dans le béton. Cette avancée, dirigée par James Tour, professeur de chimie, de science des matériaux et de nano-ingénierie, a le potentiel d'améliorer l'industrie de la construction.

Avantages du graphite dans le béton

Le béton graphite correspond non seulement aux propriétés mécaniques du béton standard, mais offre également un rapport résistance/poids plus élevé. "Notre béton est 25% plus léger mais tout aussi résistant», dit Tour.

Économiser du sable n’est pas non plus le seul avantage. Le béton résultant était 25 % plus léger que le béton fabriqué avec des granulats normaux et présentait une augmentation de 32 % en ténacité, de 33 % en déformation maximale et de 21 % en résistance à la compression. Du côté négatif, il y a eu une réduction de 11 % de son module d’Young, une mesure de la résistance d’un matériau à la déformation par étirement.

Réduction de l'impact environnemental

Le béton est composé de trois ingrédients principaux : de l’eau, un granulat comme du sable et du ciment pour maintenir le tout ensemble. Le sable constitue le composant le plus important en volume et, compte tenu de l'appétit insatiable de l'humanité moderne pour le béton, l'extraction de sable augmente. Ce processus est non seulement destructeur, mais risque de manquer de sources.

La production de ciment, composant clé du béton, est responsable de 8 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone. De plus, l’exploitation du sable, largement non réglementée, endommage les écosystèmes fluviaux et côtiers. La technologie développée à Rice pourrait réduire la dépendance au sable naturel et réduire les émissions de carbone de l’industrie du béton.

Procédé innovant : Chauffage Joule

Le laboratoire de Tour a utilisé la technique de chauffage Joule pour convertir le coke métallurgique en graphite. Cette technique produit du graphite plus rapidement et à plus grande échelle que les méthodes précédentes.

Satish Nagarajaiah, professeur de génie civil et environnemental, souligne que 30 % du béton est constitué de sable. Le coke métallurgique pourrait non seulement améliorer la qualité du béton, mais également réduire considérablement les coûts. Il faudra cependant encore baisser le prix du graphite pour que cette solution soit viable à grande échelle.

Cette étude, soutenue par le Corps des ingénieurs de l’armée américaine, le Bureau de recherche scientifique de l’Air Force et la National Science Foundation, ouvre la voie à des pratiques de développement urbain plus durables, abordant la « crise urbaine » imminente. sable » et offrir des alternatives viables pour l’avenir de la construction.

Plus d'information: Université du riz

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