Физика

Команда индийских инженеров решила проверить, как изменятся свойства высокопрочного бетона, если песок в его составе разбавить гранулами резиновых отходов. По мысли авторов, это поможет решить проблему использования отработанной резины. Результаты показали, что прорезиненный бетон стал пластичнее и лучше гасит вибрации.

Бетон — самый распространенный строительный материал в мире. Его используют уже тысячи лет: сооружения из смеси гравия, глины и воды возводили в Древнем Египте, в Древнем Риме и других государствах. Сейчас ежегодное потребление бетона достигает 11 миллиардов тонн в год. С развитием технологий формула бетона всячески совершенствовалась, и все чаще говорят о повышении его экологичности. Для этого модернизируют способы его производства, экспериментируют с новыми компонентами.

Индийские инженеры, например, предложили заменить часть песка в составе высокопрочного бетона (HPC) гранулами отработанных покрышек. Захоронение или складирование этих отходов наносит вред окружающей среде, а возможность промышленного использования старой резины может решить проблему. Статью об этом опубликовали в журнале Scientific Reports.

Резиновую крошку уже давно испытывают в качестве компонента бетона — прошлые опыты показали, что это дополнение влияет на гашение вибраций (демпфирование), теплоизоляцию, морозостойкость и другие свойства. Зачастую прочность застывшего раствора при этом падала — и иногда значительно. Несмотря на прочие улучшения, ухудшение прочности — ключевая проблема, не решив которую, нельзя широко использовать модифицированный бетон.

В новой работе индийские инженеры экспериментировали с пропорциями каучуковых зерен разного размера в мелком заполнителе. Они замешали четыре образца смеси, где пять, десять и пятнадцать процентов песка были заменены на гранулы покрышек, и эталонный, где песок ничем не заменяли. Затем экспериментаторы оценивали как свежий раствор на вес, содержание воздуха и прочее, так и затвердевший высокопрочный бетон — на прочность, растяжение, упругость и виброгашение.

Результаты опытов показали, что при замене пяти, десяти и пятнадцати процентов песка в растворе на частицы резины прочность затвердевшего бетона снизилась на 14, 28 и 51 процент соответственно. Сильные изменения показал самый прорезиненный бетон — понизилась его гибкость, но вырос коэффициент гашения вибрации. Также, как указывают исследователи, включение каучука размером 0,6 миллиметра сначала снизило прочность материала, но со временем — спустя 224 дня — его прочность заметно выросла.

Авторы исследования сделали вывод, что при замене менее десять процентов песка на частицы отработанных покрышек в составе сохраняется достаточная прочность материала, а также повышается его способность поглощать вибрации и пластичность. После дальнейших доработок смеси, например, добавления в нее армирующих волокон, модифицированный бетон потенциально можно использовать при строительстве сейсмоустойчивых конструкций.