Инженеры из Варшавского университета природных наук добавили волокна соломы тритикале в стандартный бетон и доказали, что такие отходы могут повышать прочность материала. Эксперимент опроверг стереотип о том, что растительные добавки неизбежно ослабляют строительные смеси, говорится в статье журнала Nature Scientific Reports.
Ученые замешивали бетон с добавлением соломы в зависимости от массы бетона, используя волокна разной длины: 2,5, 5 и 7,5 сантиметра. Выяснилось, что введение самых длинных отходов повысило прочность на изгиб материала примерно на 18% по сравнению с обычным бетоном — этот показатель достиг 8,5 мегапаскалей через 21 день твердения. При этом предел прочности при сжатии у модифицированного композита через 28 дней полностью сравнялся с показателями классического раствора.
Короткие и средние волокна на ранних этапах снижали прочность на сжатие, однако со временем показатели росли. Кроме того, растительные примеси не разрушили морозостойкость бетона: все образцы успешно выдержали 150 циклов замораживания и оттаивания без потери массы. Добавление коротких волокон также снизило теплопроводность смеси на 5-7%, что делает материал более энергоэффективным в эксплуатации.
«Длина волокна является ключевым параметром, который определяет баланс между механической прочностью, долговечностью и тепловой эффективностью композитов с добавлением соломы», — отмечает ведущий автор исследования Габриэла Рутковска.
Производство цемента и бетона генерирует около 10% глобальных выбросов парниковых газов, поэтому поиск экологичных модификаторов становится критически значимым. Использование сельскохозяйственных остатков решает сразу две задачи: снижает углеродный след стройматериалов и предотвращает загрязнение воздуха от массового сжигания стерни в полях.
В России, которая входит в число ведущих мировых производителей зерна, ежегодно образуются колоссальные объемы отходов уборки урожая. Применение технологии переработки соломы в армирующий компонент могло бы существенно поддержать отечественную стройиндустрию. Подобный подход позволяет не только удешевить производство легких бетонов для малоэтажного строительства, но и приблизить сегмент к принципам замкнутой экономики.
Ранее эксперты объяснили, как в России меняется подход к развитию строительной отрасли.