Современное строительство ищет замену цементу, производство которого ведет к значительным выбросам углекислого газа. Перспективной альтернативой выступает легкий гипсокерамзитобетон, однако его широкое применение долгое время сдерживал серьезный недостаток — низкая водостойкость. При намокании такой материал теряет более 60% прочности, что делает его ненадежным для использования в ванных комнатах, подвалах или наружных стенах.
Решение этой проблемы предложили ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с коллегами из УрФУ. Как пояснили в пресс-службе ПНИПУ, ученые разработали новый состав, ключевым компонентом которого стала тонкомолотая масса из горелых пород — отходов, десятилетиями скапливающихся в терриконах старых шахт.
Использование этой пудры решает сразу две задачи. В России насчитывается не менее двух тысяч таких техногенных образований, наносящих вред экологии: ветер разносит пыль, а осадки вымывают токсичные соли в почву и водоемы. В новом материале отходы обретают полезное применение.
Чтобы найти идеальный баланс компонентов, ученые провели многофакторный эксперимент, создав 16 рецептур с различными пропорциями гипса, горелой породы и пластификатора. Данные испытаний загрузили в компьютерную программу, которая рассчитала оптимальную формулу. Как пояснил Виталий Шаманов, декан строительного факультета ПНИПУ, пик водостойкости достигается при определенном соотношении компонентов на кубометр смеси, что позволило увеличить коэффициент размягчения материала в 1,5 раза по сравнению с обычным аналогом.
Изучив структуру нового бетона под электронным микроскопом, исследователи выяснили механизм этого улучшения. Как отметил профессор УрФУ Федор Капустин, горелые породы не вступили в химическую реакцию с гипсом, а их мельчайшие частицы равномерно заполнили пространство структуры, выполняя роль эффективного наполнителя. Это физическое уплотнение и сделало материал более устойчивым к воде.
Разработка демонстрирует комплексный подход: она позволяет утилизировать опасные отходы угледобычи и создает основу для производства внутренних перегородок и теплоизоляционных плит, сохраняя при этом низкий углеродный след за счет использования только гипсовых вяжущих.
Ранее Наука Mail рассказывала, что казанские ученые получили новый легкий и прочный стройматериал.
