Kimia beton diubah dengan injeksi karbon dioksida untuk mencapai peningkatan kekuatan 13%.
Selama bertahun-tahun, perusahaan telah menyuntikkan karbon dioksida ke dalam beton untuk memerangkap emisi dan meningkatkan kinerja awal. Industri konstruksi menganut pendekatan ini meskipun para peneliti tidak dapat sepenuhnya menjelaskan mengapa pendekatan ini berhasil. Kini, para ilmuwan di MIT mengatakan mereka akhirnya menyaksikan proses kimia tersebut terungkap secara real-time. Dengan menggunakan pencitraan berbasis laser, tim menangkap reaksi cepat yang terjadi ketika karbon dioksida bertemu dengan pasta semen segar. Pengamatan mengungkapkan jalur kimia sementara yang membentuk kembali cara material mengeras. Proses ini menghasilkan struktur pengikatan yang lebih merata dan meningkatkan kekuatan awal. Temuan ini dapat membantu para insinyur menyempurnakan teknologi beton rendah karbon yang sudah memasuki pasar di Amerika Serikat. Penelitian ini juga memberikan gambaran yang lebih jelas tentang bagaimana semen, salah satu material paling intensif karbon di dunia, dapat menyimpan karbon yang ditangkap sekaligus mempertahankan kinerjanya. Melacak reaksi tersembunyi Para peneliti dari Pusat Keberlanjutan Beton MIT dan Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan menggunakan mikroskop confocal Raman untuk memantau sampel semen secara terus menerus selama 24 jam pertama proses pengawetan. Teknik ini mengidentifikasi bahan dengan menganalisis bagaimana sinar laser berinteraksi dengan ikatan kimia. Setiap senyawa meninggalkan tanda spektral yang berbeda. Penelitian sebelumnya sangat bergantung pada teori dan pengukuran tidak langsung karena reaksi terjadi terlalu cepat untuk dideteksi oleh alat konvensional. “Kami telah menggunakan spektroskopi Raman untuk lebih memahami beberapa materi paling menarik dalam sejarah, mulai dari Gulungan Laut Mati hingga beton Romawi Kuno,” kata Associate Professor Admir Masic. “Pasta semen mungkin tampak kurang glamor jika dibandingkan, namun mengarahkan laser ke pasta semen yang disuntikkan CO2 saat pasta mengeras memungkinkan kita memvisualisasikan hal-hal yang belum pernah terlihat sebelumnya.” Tim menemukan bahwa karbon dioksida awalnya menangkap kalsium yang dilepaskan selama pembubaran semen. Pergeseran sementara ini memperlambat hidrasi normal dan mengubah lingkungan di dalam pasta. Templat yang menghilang Saat kalsium terikat, silikat terlarut menyebar ke seluruh material dan berkumpul menjadi jaringan silika gel yang saling berhubungan. Gel tersebut hanya bertahan sebentar. Setelah karbon dioksida yang disuntikkan sepenuhnya termineralisasi beberapa jam kemudian, hidrasi standar dilanjutkan. Kalsium hidroksida terbentuk dan segera bereaksi dengan jaringan silika. Reaksi tersebut menghasilkan kalsium silikat hidrat, atau CSH, senyawa yang bertanggung jawab atas kekuatan pengikatan semen. Berbeda dengan semen konvensional, CSH baru ini berkembang di seluruh material dan bukannya berkelompok di sekitar partikel semen. “Pada awalnya, sifat silika gel yang cepat berlalu tampak seperti kebetulan dalam data Raman,” kata mahasiswa pascasarjana Marcin Hajduczek. “Tetapi dengan cepat menjadi jelas bahwa menghilangnya secara tiba-tiba merupakan ciri yang konsisten dan tidak dapat disangkal pada setiap sampel yang disuntikkan CO2.” Beton yang lebih kuat, kemungkinan-kemungkinan baru Jalur yang diubah meninggalkan struktur internal yang lebih seragam. Dalam pengujian, pasta semen yang mengandung karbon dioksida setara dengan 1 persen berat semen mencapai kekuatan tekan rata-rata 13 persen lebih tinggi setelah 24 jam dibandingkan sampel referensi. Temuan ini juga menantang asumsi sebelumnya. Para peneliti menemukan partikel kalsium karbonat bertindak lebih seperti penonton daripada pendorong pengembangan kekuatan. “Kami telah menyuntikkan CO2 ke dalam produk semen selama bertahun-tahun tanpa sepenuhnya memahami apa yang dilakukan di dalamnya,” kata Masic. “Sekarang setelah kami memahami mekanisme di balik peningkatan kinerja ini, kami dapat mulai mengendalikannya.” Para peneliti mengingatkan bahwa dosis tetap penting. Karbon dioksida yang berlebihan dapat mengunci terlalu banyak kalsium dan mengganggu reaksi yang menguntungkan. Meski begitu, pekerjaan ini menawarkan peta jalan bagi para insinyur untuk merancang produk semen yang lebih kuat dan rendah karbon untuk proyek infrastruktur di masa depan.
Diterbitkan : 2026-06-12 00:34:00
sumber : interestingengineering.com
