Индийские инженеры провели исследование, чтобы оценить влияние добавления гранул резиновых отходов вместо части песка на характеристики высокопрочного бетона. Целью работы было решение вопроса утилизации отработанной резины. Полученные данные свидетельствуют о том, что бетон с добавлением резины стал более пластичным и эффективнее поглощает вибрации.
Бетон является наиболее востребованным строительным материалом во всем мире. Его применение насчитывает тысячи лет: в Древнем Египте, Древнем Риме и других государствах строили сооружения из смеси гравия, глины и воды. В настоящее время годовое потребление бетона достигает ежегодно используется 11 миллиардов тонн бетона. Благодаря развитию технологий, его состав постоянно улучшается, и всё больше внимания уделяется экологичности. Для достижения этой цели модернизируют производственные процессы и проводят эксперименты с альтернативными ингредиентами.
Индийские инженеры, в частности, предложили использовать гранулы отработанных покрышек для частичной замены песка в составе высокопрочного бетона (HPC). Проблема утилизации таких отходов, заключающаяся в нанесении вреда окружающей среде, может быть решена за счет их промышленного использования. Статью об этом опубликовали в журнале Scientific Reports.
Резиновую крошку используют в бетоне уже достаточно долго — предыдущие исследования продемонстрировали, что добавление этого компонента влияет на способность бетона поглощать вибрации, его теплоизоляционные характеристики, устойчивость к воздействию мороза и другие параметры. Однако, нередко это приводило к снижению прочности затвердевшего раствора — и иногда значительно. Несмотря на все остальные улучшения, снижение прочности остается главной проблемой, которую необходимо решить для широкого применения модифицированного бетона.
Индийские инженеры провели серию экспериментов, изменяя соотношение каучуковых зерен различного размера в мелком заполнителе. Было приготовлено четыре образца смеси: в трех из них от пяти до пятнадцати процентов песка заменили гранулами покрышек, а четвертый служил контрольным образцом, где песок не заменялся. Последующая оценка включала анализ как свежего раствора (определение веса, содержания воздуха и других параметров), так и затвердевшего высокопрочного бетона – на прочность, растяжимость, упругость и способность к виброгашению.
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что замещение 5, 10 и 15% песка в бетонной смеси на частицы резины привело к снижению прочности затвердевшего бетона на 14, 28 и 51% соответственно. Наиболее значительные изменения проявились в бетоне с наибольшим содержанием резины: его гибкость уменьшилась, а коэффициент демпфирования вибраций увеличился. По мнению исследователей, добавление каучука размером 0,6 мм изначально негативно сказалось на прочности материала, однако через 224 дня наблюдалось её существенное повышение.
Согласно результатам исследования, замена до десяти процентов песка на частицы отработанных покрышек не снижает прочность материала, а напротив, улучшает его вибропоглощающие свойства и пластичность. При внесении дополнительных изменений в состав смеси, таких как добавление армирующих волокон, модифицированный бетон может найти применение при возведении конструкций, устойчивых к сейсмическим воздействиям.