Бетон — самый распространённый строительный материал в мире, уступающий только воде. Ежегодно в мире производится более 4 миллиардов тонн цемента. Потребление бетона настолько велико, что на его долю приходится около 8 % мировых выбросов CO₂.
Для производства бетона нужен песок, и не просто песок: он должен быть определённого размера и формы. Поэтому горные породы дробят на гравий и песок, а речной песок добывают в больших объёмах. Это приводит к серьёзному вмешательству в природу и растущему дефициту подходящего песка.
В этом и заключается парадокс: пока мы осушаем реки и дробим горы, чтобы добыть песок, в пустынях мира его огромное количество. Однако он слишком мелкий, чтобы его можно было использовать в традиционном бетоне. Может ли этот «бесполезный» песок стать ресурсом?
«Исследователи много лет обсуждали, можно ли использовать пустынный песок в бетоне. Проблема в том, что он настолько мелкозернистый, что не подходит для использования в качестве наполнителя в бетоне. Другими словами, бетон будет недостаточно прочным для использования в строительстве», — говорит Рен Вэй, научный сотрудник кафедры производства и гражданского строительства Норвежского университета науки и технологии.
Исследователи 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.
Исследователи испробовали множество способов создания этого материала. Они тестировали разные температуры, силу прессования и виды песка. Было обнаружено, что пустынный песок отлично подходит для этой цели. Новый материал стал настолько прочным, что из него можно делать брусчатку для тротуаров и пешеходных дорожек.
В исследовании, опубликованном в журнале Journal of Building Engineering, учёные провели сравнительный анализ ботанического пескобетона, изготовленного из пустынного песка, и пескобетона, изготовленного из других видов песка.
«Все эксперименты проводились в лаборатории Токийского университета. Мы изучали, как различные факторы влияют на прочность и плотность материалов, в том числе температура, соотношение компонентов, давление, время прессования и различные виды песка», — говорит Жэнь Вэй.
Если окажется, что бетон из ботанического песка можно использовать в строительстве, это сократит потребность в дроблении горных пород и сборе речного песка — и таким образом спасёт природу от масштабного вмешательства. Кроме того, это поможет использовать ресурсы песка, добыча которого в настоящее время сопряжена с трудностями в пустынных районах.
«Производственный процесс относительно прост, поэтому в принципе этот материал можно производить в разных местах. Но нам нужно провести дополнительные испытания, в том числе проверить, как он переносит холод, прежде чем его можно будет использовать в Норвегии», — говорит Жэнь Вэй.
Ученый подчёркивает, что для получения максимальной экологической выгоды необходимо использовать песок из пустынь в тех регионах, где он доступен, чтобы транспортировка песка из пустынь по всему миру не стала новым экологическим преступлением. В дальнейшем ботанический песчаный бетон может стать частью экологически чистых строительных материалов и, возможно, поможет разрешить глобальный парадокс: мы разрушаем горы, но при этом тонем в песке.
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
Обозрение "Terra & Comp".
