Бетон является наиболее широко используемым строительным материалом на планете, второй по популярности после воды. Ежегодно во всем мире изготавливается свыше 4 миллиардов тонн цемента. Объемы потребления бетона настолько значительны, что на него приходится приблизительно 8 % от общего объема выбросов углекислого газа в мировом масштабе₂.
Для изготовления бетона требуется песок, но не любого вида: он должен обладать заданными размерами и структурой. В связи с этим, горные породы измельчают для получения гравия и песка, а речной песок разрабатывают в значительных количествах. Это влечет за собой существенное воздействие на окружающую среду и увеличивает нехватку качественного песка.
Суть проблемы в следующем: в то время как мы осушаем реки и разрушаем горы ради добычи песка, в пустынях мира его запасы огромны. Однако он слишком мелкий для применения в обычном бетоне. Возможно ли превратить этот, казалось бы, бесполезный материал в ценный ресурс?
«Вопрос о возможности применения пустынного песка в бетоне уже давно вызывает дискуссии среди специалистов. Сложность заключается в его мелкозернистой структуре, которая препятствует использованию в качестве заполнителя. Как следствие, прочность такого бетона будет недостаточной для строительных целей Рен Вэй, научный сотрудник кафедры производства и гражданского строительства Норвежского университета науки и технологий.
Ученые из Норвежского университета естественных и технических наук и Токийского университета создали прототип нового материала: ботанического песчаного бетона. Он представляет собой смесь пустынного песка с растительными добавками и изготавливается путём прессования пустынного песка и мелких кусочков древесины под воздействием тепла.
Для разработки этого материала ученые провели ряд экспериментов. В ходе тестирования варьировались температура, давление при прессовании и тип используемого песка. В результате было установлено, что для изготовления материала наилучшим образом подходит пустынный песок. Полученный материал обладает высокой прочностью, что позволяет использовать его для производства брусчатки для тротуаров и пешеходных зон.
В исследовании, опубликованном в журнале Journal of Building Engineering, в ходе сравнительного исследования специалисты проанализировали ботанический пескобетон, произведенный из пустынного песка, и пескобетон, созданный с использованием других типов песка.
«Эксперименты были проведены в лаборатории Токийского университета. В ходе исследования мы анализировали воздействие различных факторов на характеристики материалов, включая их прочность и плотность. Среди этих факторов были температура, пропорции компонентов, давление, продолжительность прессования и разные типы песка», — отмечает Жэнь Вэй.
В случае, если бетон на основе ботанического песка окажется пригодным для строительства, это уменьшит необходимость дробления горных пород и забора речного песка, что позволит избежать значительного воздействия на окружающую среду. Также это даст возможность использовать запасы песка, добыча которого в настоящее время связана с определенными сложностями в засушливых регионах.
«Технология изготовления довольно незамысловатая, что позволяет производить этот материал на различных предприятиях. Однако, прежде чем его можно будет применять в Норвегии, необходимо провести дополнительные тесты, в частности, оценить его устойчивость к низким температурам», – отметил Жэнь Вэй.
По мнению ученого, для достижения наилучших экологических результатов следует использовать песок, добываемый в пустынных регионах, где он имеется в достаточном количестве. Иначе транспортировка песка из пустынь по всему миру может обернуться новой экологической проблемой. В перспективе ботанический песчаный бетон может стать компонентом экологически безопасных строительных материалов и, возможно, поможет разрешить глобальное противоречие: мы уничтожаем горы, но при этом задыхаемся от избытка песка.
[Фото: ru.123rf.com]