В новом бетоне заполнитель на 100% состоит из отработанных покрышек — и он крайне надежен
Бетон состоит из трех частей: воды, цемента, который связывает все вместе, и заполнителя, такого как песок или гравий. Этот заполнитель приходится добывать из-под земли, и сейчас он в дефиците во многих частях мира. Выброшенные шины, в свою очередь, можно в определенной степени переработать, но часто они просто оседают на свалках или сжигаются.
Несколько групп ученых пытались решить одну проблему с помощью другой, заменив часть песка или гравия изношенными шинами. Полученный бетон имеет тенденцию быть более жестким, чем обычный, поскольку частицы резины внутри него позволяют ему изгибаться под давлением, а не ломаться.
Однако, к сожалению, если слишком много заполнителя заменить частицами шин, бетону не хватает прочности на сжатие и прочности на растяжение при раскалывании. Отчасти это связано с тем, что цемент плохо сцепляется с кусочками резины, поэтому они недостаточно прочно держатся друг за друга.
Новый бетон
Опираясь на исследования, проведенные их коллегами, ученые из австралийского университета RMIT определили, что проблема сцепления возникает из-за пористости резины шины. Точнее, поры в резине заполняются водой при первоначальном смешивании бетона и в дальнейшем просто становятся пустыми пустотами на границе раздела резина/цемент, как только вода испаряется и бетон схватывается.
Чтобы решить эту проблему, исследователи начали с влажного бетона, в котором весь заполнитель состоял из частиц шин, а затем поместили этот бетон в специальные стальные формы во время его застывания. Эти формы оказывали давление на материал, сжимая частицы и поры внутри них.
В результате, после высыхания и затвердевания бетона цемент гораздо лучше сцеплялся с «предварительно нагруженными» частицами шин. По сравнению со 100% шинным бетоном, полученным обычными способами, предварительно нагруженный бетон показал увеличение прочности на сжатие, изгиб и растяжение на 97%, 59% и 20% соответственно.
В настоящее время ученые изучают способы армирования нового бетона, чтобы сделать его еще более подходящим для использования в строительных проектах.
«Поскольку большая часть обычного бетона представляет собой крупный заполнитель, замена всего этого отработанной шинной резиной может значительно сократить потребление природных ресурсов, а также решить серьезную экологическую проблему, связанную с тем, что делать с использованными шинами», — уверяет соавтор исследования и руководитель группы, профессор Цзе Ли.