Современный экологический кризис связан не только с изменением климата, но и с нерациональным использованием ресурсов. В 2023 году произвели около 2,3 млрд тонн твердых бытовых отходов, а к 2050-му показатель может вырасти до 3,8 млрд тонн. Строительная отрасль усугубляет проблему — на нее приходится 40−50% мировых выбросов CO₂, 40% потребления энергии и до 60% добычи сырья. Особенно остро стоит вопрос дефицита песка. Ежегодный спрос достигает 50 млрд тонн — в два раза больше, чем природа может восполнить.
Решение может быть неожиданным: ученые предлагают частично заменять песок в бетоне переработанными материалами. В исследовании, опубликованном в Construction and Building Materials, протестировали три распространенных вида отходов: золу из рисовой шелухи, измельченный ПЭТ-пластик и резиновую крошку из старых шин.
Эксперименты оценили влияние замены 2,5%, 5% и 10% мелкого заполнителя на ключевые свойства бетона: прочность на сжатие и растяжение, плотность, модуль упругости и другие параметры. Дополнительно провели микроструктурные исследования с помощью сканирующей электронной микроскопии и термогравиметрического анализа.
Степень замещения 5% представляет собой оптимальный баланс между экологичностью и механическими характеристиками. Степень замещения 10% приводит к значительному снижению характеристик, что ограничивает его использование в сложных конструкциях
Результаты показали, что зола из рисовой шелухи — наиболее перспективный вариант. При замене 2,5% снижение прочности на сжатие через 28 дней составило всего 1,6%. Это объясняется высоким содержанием кремнезема и пуццолановыми свойствами материала, то есть его способностью вступать в реакцию с известью в присутствии воды и образовывать прочные соединения, которые укрепляют бетон. Однако у золы есть недостаток — высокое водопоглощение, требующее корректировки водоцементного соотношения.
Измельченный ПЭТ показал умеренное снижение прочности (на 10% при сжатии и 18% при растяжении на уровне замены 2,5%), но не требует изменения состава смеси. Резиновая крошка снизила механические характеристики сильнее всего, хотя и дала преимущества в виде меньшей плотности и повышенной пластичности.
Такой подход — шаг к циклической экономике: отходы перестают быть проблемой и становятся ресурсом для устойчивого строительства.
Ранее Наука Mail рассказывала, что креветочные панцири превратили в антибактериальные строительные панели.
