การใช้เถ้าลอยทดแทนปูนซิเมนต์ได้รับความนิยมมากเพราะนอกจากทำให้คอนกรีตมีคุณสมบัติที่ดีแล้ว ที่สำคัญมันช่วยลดต้นทุนการผลิตคอนกรีตลงได้มาก แต่ปริมาณของเถ้าลอยที่ใช้ทดแทนปูนซิเมนต์จะจำกัดอยู่ที่ราว 10 – 20% และใช้ได้เฉพาะเถ้าลอยชนิด F (Class F) เท่านั้น มิฉะนั้นผลเสียจะมีมากกว่าผลดี รวมทั้งมันยังต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทำจากโซเดียมอีกด้วยซึ่งมันจะไปเพิ่มต้นทุนและไม่ดีต่อสิ่งแวดล้อม
“การทดแทนปูนซิเมนต์ด้วยเถ้าลอยในสัดส่วน 5 – 20% มีส่วนช่วยลดมลพิษทำให้เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น แต่วัสดุสำคัญในส่วนผสมยังคงเป็นปูนซิเมนต์อยู่ดี” Rouzbeh Shahsavari หนึ่งในทีมวิจัยกล่าว “และในท้ายที่สุดมันอาจจะแพงกว่าปูนซิเมนต์”
ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยไรซ์ ประเทศสหรัฐอเมริกาใช้เทคนิคการวิเคราะห์ของทากูชิ (Taguchi analysis) ในการค้นหาสูตรของวัสดุผสมใหม่ที่จะนำมาใช้แทนปูนซิเมนต์และเทคนิคในการผสมที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด แล้วพวกเขาก็ได้สิ่งที่ต้องการเป็นส่วนผสมของเถ้าลอยราว 80%, ตัวเร่งปฏิกิริยาทำจากโซเดียม 5%, ส่วนที่เหลือเป็นผงนาโนซิลิกาและแคลเซียมออกไซด์หรือปูนขาว ส่วนผสมใหม่นี้ไม่มีปูนซิเมนต์เป็นส่วนประกอบเลย
หัวใจสำคัญของส่วนผสมนี้คือชนิดของเถ้าลอย ส่วนใหญ่เถ้าลอยที่ถูกนำมาใช้จะเป็นเถ้าลอยชนิด F ซึ่งมีปริมาณซิลิคอนและอะลูมิเนียมสูง แต่ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยไรซ์กลับใช้เถ้าลอยชนิด C ซึ่งมีปริมาณแคลเซียมสูงกว่า
“งานส่วนใหญ่ในอดีตมักจะเลือกใช้เถ้าลอยชนิด F ที่ได้มาจากการเผาถ่านหินแอนทราไซต์หรือถ่านหินบิทูมินัสในโรงไฟฟ้าและมีปริมาณแคลเซียมต่ำ” Shahsavari กล่าว “แต่ทั่วโลกมีการใช้ถ่านหินคุณภาพที่ต่ำกว่า เช่น ลิกไนท์หรือซับทูมินัส การเผาพวกมันได้เถ้าลอยชนิด C ที่มีปริมาณแคลเซียมสูงซึ่งทำปฏิกิริยาได้ยากกว่า งานของเราได้เปิดเส้นทางสายใหม่ที่สามารถนำเถ้าลอยชนิด C ไปใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีต้นทุนต่ำ เพื่อนำไปสู่การผลิตคอนกรีตที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม”
จากการทดสอบคอนกรีตที่ทำมาจากส่วนผสมของเถ้าลอยชนิดใหม่นี้ปรากฏว่าได้กำลังอัดที่อายุ 7 วันเท่ากับ 16.18 MPa หรือประมาณ 165 กก./ตร.ซม. ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกับคอนกรีตที่ทำจากปูนซิเมนต์
จากผลในขั้นต้นถือว่าวัสดุผสมตัวใหม่นี้มีแนวโน้มที่ดีมากสำหรับการผลิตคอนกรีตที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมโดยที่มีความแข็งแรงพอๆกับคอนกรีตแบบเดิมที่ใช้ปูนซิเมนต์ ทีมวิจัยยังบอกว่าพวกเขาจะทำการตรวจสอบคุณสมบัติของวัสดุใหม่นี้ต่อไป รวมทั้งพฤติกรรมในระยะยาว การหดตัว และความทนทาน
ข้อมูลและภาพจาก rice.edu, newatlas