Изследователи от Норвежкия университет за наука и технологии (NTNU) и Токийския университет са разработили прототип на строителен материал, който за първи път позволява използването на пустинен пясък в бетона.
Материалът, наречен ботанически пясъчен бетон, комбинира фин пустинен пясък с растителни добавки и малки дървесни частици чрез топлина и налягане.
Бетонът е най-широко използваният строителен материал в света след водата, като годишно се произвеждат над четири милиарда тона цимент.
Неговото производство е отговорно за около 8% от глобалните емисии на въглероден диоксид. В същото време строителната индустрия зависи в голяма степен от речен пясък и трошен камък, които стават все по-редки и чието добиване е вредно за околната среда.
Пустинният пясък, въпреки че е в изобилие, остава до голяма степен неизползваем в строителството. Зърната му са прекалено гладки и фини, за да се свързват правилно в традиционния бетон, което води до слаби конструкции.
Това ограничение е принудило строителите да разчитат на пясък от реки и кариери, което ускорява ерозията и загубата на местообитания.
Изследователският екип тества дали пустинният пясък може да бъде преработен, като се използва алтернативен производствен подход, който не разчита на конвенционалното свързване с цимент.
Техните експерименти показват, че пустинният пясък може да бъде структурно жизнеспособен, когато се комбинира с органични материали и се обработва при контролирани условия.
Как да направим пустинния пясък полезен
„Изследователите от години обсъждат дали пустинният пясък може да се използва в бетона. Проблемът е, че пустинният пясък е толкова финозърнест, че не е подходящ за свързващо вещество в бетона“, обяснява Рен Вей, постдокторант в NTNU. „С други думи, бетонът няма да бъде достатъчно твърд, за да се използва в строителни проекти.“
За да преодолеят този проблем, изследователите пресоват пустинния пясък заедно с растителни добавки и дървесен прах, като прилагат топлина. Чрез регулиране на температурата, налягането, съотношението на смесване и времето за пресоване, екипът произвежда плътен, твърд материал, без да разчита на традиционните процеси, при които се използва много цимент.
Всички експерименти са проведени в лабораторни условия в Токийския университет. Изследователите сравняват пустинния пясък с други фини агрегати и тестват как различни променливи влияят върху якостта и плътността на получения материал.
„Тествахме как различни фактори влияят върху якостта и плътността на материалите, включително температура, съотношение на смесване, налягане, време на пресоване и различни видове пясък“, казва Рен Вей.
Екологични ползи, практически ограничения
Екипът установява, че материалът е достатъчно здрав за неструктурни приложения като паважни камъни и пешеходни пътеки. Те обаче предупреждават, че ботаническият пясъчен бетон все още не е подходящ за мащабни строителни проекти или сурови външни условия.
Необходими са допълнителни тестове, за да се оцени трайността в студени климатични условия и дългосрочната производителност. Изследователите също така подчертават, че пустинният пясък трябва да се използва на местно ниво, за да се избегнат емисиите, свързани с транспортирането на тежки материали на дълги разстояния.
Ако се развие по-нататък, ботаническият пясъчен бетон би могъл да намали необходимостта от добив на речен пясък и разбиване на планини за строителни материали, като същевременно предлага начин за използване на пясък, който понастоящем се счита за пречка в пустинните региони.
Проучването е публикувано в списанието Journal of Building Engineering.
Източник: InterestingEngineering
