В исследовании, соавтором которого является исследователь из AURAK, использовались методы машинного обучения для разработки моделей прогнозирования прочности.
В рамках поиска заменителей цемента в строительной отрасли группа исследователей из десяти университетов, включая Американский университет Рас-эль-Хаймы (AURAK), опубликовала статью, в которой рассматривается возможность использования золы рисовой шелухи в качестве частичной замены цемента при производстве экологически чистого бетона.
Зола рисовой шелухи (ЗРШ), богатая кремнеземом, обладает благоприятными химическими свойствами в качестве дополнительного цементоподобного материала для использования в бетоне. Использование ЗРШ в бетоне приводит к ее химической реакции с гидратами цемента, главным образом с гидроксидом кальция, и образованию вторичных продуктов, которые придают прочность и стабильность получаемой бетонной смеси.
Производство бетона связано с выделением значительного количества углекислого газа, образующегося при производстве цемента, который является одним из основных компонентов бетона. Целью исследования было снижение негативного воздействия на окружающую среду, связанного с производством бетона. Экологи твердо убеждены, что цемент необходимо заменить веществом с меньшим углеродным следом.
В исследовании использовались методы машинного обучения (МО) для разработки моделей прогнозирования прочности на сжатие бетона с добавлением рисовой шелухи (RHA), в отличие от традиционных методов, которые являются дорогостоящими и трудоемкими. Подходы МО в настоящее время используются в материальной промышленности для разработки эффективных моделей прогнозирования, которые явно учитывают взаимосвязь между параметрами отклика и входными факторами. Исследование предоставляет ценные рекомендации для строителей и исследователей по оценке прочности на сжатие бетона с добавлением рисовой шелухи.
В рамках продолжающегося второго этапа исследования (проводимого исключительно в AURAK) в лабораторной экспериментальной программе изучалось влияние рисовой шелухи в качестве частичной замены цемента в бетоне. Цемент заменялся рисовой шелухой на 5%, 10% и 15% (по весу) при производстве бетона. Важные характеристики прочности и долговечности полученных бетонных смесей были оценены в свежем и затвердевшем состояниях при различном возрасте бетона.
Результаты испытаний показали, что использование рисовой шелухи в качестве частичной замены цемента в бетоне повышает прочность на сжатие, износостойкость и влагозащитные свойства бетона в более позднем возрасте. Кроме того, важный показатель долговечности бетона, а именно низкая усадка при высыхании, значительно улучшается при добавлении рисовой шелухи в качестве частичной замены цемента.
Профессор Стивен Уилхайт, старший вице-президент по академическим вопросам и успеваемости студентов и проректор AURAK, сказал: «Мы хотели бы поблагодарить исследовательскую группу, которая внесла свой вклад в это исследование. Это часть продолжающихся глобальных попыток различных исследователей найти замену экологически вредным материалам. Результаты обнадеживают, и мы уверены, что исследования по использованию рисовой шелухи в качестве замены цемента будут продолжены и потенциально повысят устойчивость в строительном секторе».
Профессор Роз-уд-Дин Нассар из Департамента гражданского строительства и инфраструктуры AURAK, один из авторов статьи, сказал: «Пока мир борется за сокращение выбросов CO2 для спасения планеты, каждый обязан внести свой вклад в эти усилия. Мы рады, что наше исследование убедительно доказывает целесообразность использования RHA в качестве частичной замены цемента при производстве бетона. Результаты испытаний указывают на возможность использования RHA в бетоне для производства экономичных, долговечных и экологически чистых бетонных смесей. Такие смеси представляют собой важный шаг в направлении устойчивых строительных практик».
Учитывая связующие свойства цемента, Геологическая служба США (USGS) оценивает, что во всем мире ежегодно производится около 4 миллиардов тонн цемента, что составляет 7% от общего объема выбросов CO2. Точнее, 1 тонна цемента производит 0,9 тонны CO2.
Другие университеты, исследователи которых участвовали в первом этапе исследования, были: Университет Наджрана, Саудовская Аравия; Университет инженерных и технологических наук, Пакистан; Macroview Projects, Австралия; Университет принца Саттама бин Абдулазиза, Саудовская Аравия; Университет науки и технологий Персидского залива, Кувейт; Силезский технологический университет, Польша; Будапештский технологический и экономический университет, Венгрия; Лулеоский технологический университет, Швеция; и Университет Монаша, Малайзия.
Университет штата Олбани, Нью-Йорк
