Исследователи из Южно-Уральского государственного университета вместе с коллегами из Чжэцзянского университета в Китае нашли способ укреплять местный известковый песок без вреда для природы. Традиционные методы вроде цементирования или химических смол бьют по экологии.
Российско-китайская команда предложила другой подход. В песок добавляют карбонат кальция, полученный ферментативным способом. Из соевых бобов выделяют фермент уреазу, смешивают с мочевиной и хлоридом кальция. В ходе реакции образуется карбонат кальция — по сути, тот же известняк, который склеивает песчинки.
Чтобы материал стал прочнее, в смесь добавляют кокосовое волокно. Оно работает как микроарматура: не дает образцу разваливаться при ударах. В лаборатории перебрали разные пропорции мелкого и крупного песка, количество волокна (от 0 до 0,4% от массы) и число циклов обработки. Лучший результат показала смесь с равным содержанием песка 0,5–1 мм и 1–2 мм и 0,4% кокосового волокна.
Образцы проверили на сжатие и на ударную нагрузку с помощью установки Сплит-Гопкинсона. Выяснилось: динамическая прочность всегда выше статической при одном и том же количестве карбоната кальция. Разница может достигать 2,5 МПа. Чем больше карбоната в составе, тем крепче материал. Ученые утверждают, что кокосовое волокно играет ключевую роль: оно армирует материал, это как арматура в бетоне.
Сравнение с аналогами показало: разработка превосходит известные решения по прочности при том же содержании карбоната. Авторы отмечают, что это первое систематическое сравнение статической и динамической прочности для укрепленного песка с разным составом и волокном.
Технология подойдет для укрепления грунтов под взлетно-посадочными полосами, причалами и волноломами в прибрежных зонах. Она экологична, использует местные материалы и не требует высокотемпературного обжига, как при производстве цемента.
Ранее ученые создали «суперлед», который в десять раз прочнее.