Австралийские инженеры разработали строительный материал, углеродный след от производства которого составляет примерно четверть от углеродного следа от производства бетона, при этом сокращается количество отходов, отправляемых на свалку. Новый материал, представляющий собой утрамбованную землю в картонной оболочке, полностью состоит из картона, воды и почвы, благодаря чему он может быть использован повторно и подлежит переработке. Статья опубликована в журнале Structures.
Ежегодно в Австралии на полигоны направляется свыше 2,2 миллиона тонн картона и бумаги. На изготовление цемента и бетона приходится примерно 8% от общего объема годовых выбросов в мире.
Ранее картон применялся для возведения временных построек и укрытий в условиях стихийных бедствий. Вдохновившись этими примерами, специалисты Университета RMIT впервые соединили свойства уплотненной земли и универсальность картона.
По словам ведущего автора, доктора Джиминга Ма (Jiaming Ma), создание грунта, укрепленного картоном, стало важным шагом к формированию более экологичной строительной индустрии. Он отметил, что при современном строительстве из каменной кладки часто используется цемент для увеличения ее прочности. Однако, по его мнению, применение цемента не является оправданным, принимая во внимание естественную толщину стен, возведенных из бута.
Технология уплотнения грунта в картонной оболочке позволяет отказаться от цемента и снизить выбросы углекислого газа на 25%, а также уменьшить затраты на 33% по сравнению с использованием бетона. По словам Ма, благодаря применению лишь картона, почвы и воды, можно создавать достаточно прочные стены, способные выдерживать конструкции малоэтажных зданий. Данное нововведение способно коренным образом изменить подходы к проектированию и строительству зданий, используя материалы, которые легче утилизировать.
Это также свидетельствует о возобновлении строительства с использованием природных материалов, что связано с желанием достичь нулевых выбросов и повышенным вниманием к экологически чистым решениям. На строительной площадке можно сформировать трамбованную землю в картонной опалубке, уплотняя почвенно-водную смесь внутри нее вручную или с использованием техники.
«По словам Се, автора статьи, строителям не придется транспортировать большие объемы кирпича, стали и бетона, поскольку большинство необходимых материалов можно будет получать непосредственно на строительной площадке. Для этого потребуется лишь доставлять лёгкий картон. Это позволит существенно уменьшить транспортные издержки, упростить логистические процессы и снизить потребность в материалах в начале строительства».
Использование утрамбованной земли в картонных формах может стать выгодным способом возведения сооружений в удаленных районах, таких как австралийские регионы с преобладанием красных почв, которые хорошо подходят для этой технологии. По словам исследователей, постройки из утрамбованной земли особенно пригодны для жаркого климата, так как их значительная теплоемкость позволяет естественным образом поддерживать комфортную температуру и уровень влажности внутри, что уменьшает необходимость в искусственном охлаждении и способствует сокращению выбросов углекислого газа.
Прочность нового материала на разрыв определяется толщиной используемых картонных трубок. Разработанная командой формула позволяет рассчитывать этот показатель. «Нам удалось установить, каким образом толщина картона воздействует на прочность утрамбованной земли, что даёт возможность оценивать прочность в зависимости от толщины картона», – отметил Ма.
В рамках отдельного исследования углеродное волокно соединили с утрамбованной землёй, что подтвердило его высокую прочность, равную прочности высокоэффективного бетона. Ма и его коллеги готовы к сотрудничеству с представителями различных отраслей для дальнейшей разработки материала и расширения сферы его применения.
[Фото: RMIT University / Dr Jiaming Ma]