Ze zijn overal, hoewel we nauwelijks een gedachte reserve voor hen in het dagelijks leven - prefab betonelementen. Of het nu gaat brugbalken, rioolbuizen, trappen of dwarsliggers: miljoenen van deze structurele elementen zijn industrieel geprefabriceerd en direct geïnstalleerd op locatie. Met de X-Seed, BASF is er in geslaagd de invoering van een belangrijke innovatie op dit gebied.
Omdat deze verharding versneller maakt niet alleen prefab betonelementen sneller en in betere kwaliteit worden geproduceerd, maar ook aanzienlijk vermindert het energieverbruik en de daarmee samenhangende uitstoot van het broeikasgas kooldioxide (CO2).
Beton is nu alomtegenwoordig. Wereldwijd zijn ongeveer 1400 miljoen ton cement gebruikt om deze harde kunststeen te produceren.
Hoe werkt het? Het belangrijkste ingrediënt van beton is cement, die wordt verkregen door het bakken kalksteen, klei en mineralen bij hoge temperaturen tot cementklinkers te produceren. Dit proces verbruikt enorme hoeveelheden energie. De grofkorrelige klinker is eindelijk tot een fijn, grijs cement poeder, dat verhardt na menging met water. Chemisch gesproken, kristalliseren calcium-silicaat hydraat (CSH) en andere verbindingen uit de cement tijdens dit proces tot een compact kunststeen, waarin de totale stoffen, zoals zand of grind ook opgenomen in het beton zijn ingebed vormen.
Geprefabriceerde onderdelen worden geproduceerd door het storten van het nog vloeibare beton in bekisting mallen gemaakt van hout, metaal of kunststof. Pas wanneer het beton voldoende is uitgehard kan dit gietmal worden geopend en de component verwijderd. Bij een omgevingstemperatuur van rond de 20 graden Celsius duurt het rond twaalf uur tot het beton hard genoeg is - kostbare tijd gedurende welke de bekisting niet opnieuw kan worden gebruikt. Om de snelheid te dingen, wordt het vloeibare beton vaak verwarmd met stoom. Hoewel dit versnelt het hardingsproces, het vraagt ook veel extra energie. Bovendien kan deze behandeling leiden tot interne thermische spanningen, verkleuringen en een grover oppervlak van de afgewerkte betonnen gedeelte.
"X-Seed maakt warmte genezen met alle nadelen grotendeels overbodig," legt Dr Michael Kompatscher, verantwoordelijk voor Europese prefab beton van BASF component markt. "Met dit additief, beton uithardt net zo snel bij 20 graden Celsius, omdat het anders doet op 60 graden Celsius En door een briljant eenvoudige methode - omdat alle het gaat is het toevoegen van iets dat al aanwezig is in het beton toch:. Calcium-silicaat hydraat." Meer bepaald, het is de ontelbare miljoenen kleine CSH kristallen met een diameter van enkele nanometers gesuspendeerd in vloeistof in de X-Seed. Door hun nanoschalig, meer zeer homogeen verdeeld kristallisatie zaden kunnen worden ondergebracht in dezelfde massa en daardoor snellere groei te bevorderen. Wanneer het beton verhardt, kan verder moleculen uit de cement hechten zich aan deze CSH zaden. De resulterende kristallen groeien steeds dichter en uiteindelijk vergrendeling in de compacte cement stenen te vormen.
Het werkingsmechanisme van de verharding gaspedaal wordt verklaard door professor Horst-Michael Ludwig van de Bauhaus Universiteit in Weimar: "Naast de temperatuur van de beschikbaarheid van deze kristallisatie zaden bepaalt de snelheid van de kristal vorming en dus het hardingsproces Normaal gesproken. CSH zaden eerst spontaan vorm van verschillende moleculen vrij uit de cement die per ongeluk in contact komen met elkaar. X-Seed vermijdt deze eerste barrière voor kristallisatie door middel van een overmaat van deze kleine kristallen zaden. " Een andere factor is dat de CSH kristallen vormen in een meer homogeen verdeeld manier, voegt de expert voor bouwmaterialen die al vroeg zijn aandacht richtte zich tot dit onderwerp. "Zonder de extra zaden, de kristallen eerste vorm op het oppervlak van het cement granen, die worden al snel omgeven door een kristallijne laag dat de uitwisseling van water en van de moleculen vrij uit de klinker vertraging en zo vertraagt ook het verdere verharding proces. "
Beide effecten van de synthetische kristal zaden halveren de tijd om bekisting verwijderd bij 20 graden Celsius van ongeveer twaalf tot zes uur, zonder enige aantoonbare verschillen in het eindproduct. Dit klinkt eenvoudig in theorie, geeft toe dat BASF wetenschapper dr. Luc Nicoleau die centraal betrokken was bij het ontwikkelen van X-Seed: 'Maar de grootste uitdaging was om synthetische CSH kristallen te houden met afmetingen van slechts enkele nanometers in een vloeibare suspensie voor langere periodes zonder ze samensmelten en het verliezen van de effectiviteit. " De BASF-experts slaagden er uiteindelijk in de uitvoering van deze indrukwekkende prestatie van het proces-technologie dankzij hun jarenlange ervaring met de dispersie van ultrafijne materialen.
Wanneer X-Seed, die eenvoudig kan worden geschept in het beton mixer, samen met de andere ingrediënten, uiteindelijk werd gelanceerd op de markt in 2009, zijn enorme potentieel gebruik werd meteen duidelijk. Naast de grote markt voor prefab betonelementen, waar fabrikanten kunnen nu efficiënter produceren en snel en piekmomenten werkdruk flexibeler, deze innovatieve accelerator biedt ook voordelen voor een aantal andere toepassingen. Het product verkort de bouwtijd van wegen, tunnels en landingsbanen - ook in de winter buiten temperaturen. De nanoproduct X-Seed bespaart niet alleen kosten, het heeft ook een zeer positieve invloed op de energie en klimaat balans en daarmee de duurzaamheid van het materiaal beton.