Австралийские ученые разработали высококачественный бетон, в котором весь заполнитель замещен измельченными частицами старых автомобильных шин.

Частицы измельченных шин подмешиваются во влажный бетон. Mohammad Islam, RMIT

Современный бетон состоит из трех ингредиентов: воды, портландцемента, который связывает все компоненты вместе, и заполнителя. В качестве заполнителей используются природные или искусственные сыпучие материалы. Роль природных заполнителей, как правило, выполняют песок, щебень или гравий. А вот искусственным заполнителем может быть обычная измельченная резина из отслуживших свой срок автомобильных шин.

Инженеры и раньше использовали небольшое количество измельченной резины в качестве частичной замены песка или гравия, но попытки заменить все 100% натуральных заполнителей на резину приводили к образованию непрочных бетонов, которые не соответствовали требуемым стандартам. Частично это объяснялось тем, что цемент плохо сцеплялся с частицами резины, и при застывании не набирал достаточной прочности.

Бетон сжимается в специальной форме, что повышает его прочность и долговечность. MIT

Опираясь на исследования своих коллег, ученые из австралийского университета RMIT выяснили, что проблема сцепления связана с пористостью резины. Точнее, при замешивании бетона поры в резине заполняются водой, но после испарения воды и застывания бетона эти поры превращаются в пустоты на границе между резиной и цементом. 

Чтобы решить эту проблему, исследователи взяли жидкий бетон со 100% резиновым наполнителем и поместили в стальные пресс-формы. Таким образом, в процессе застывания бетон находился под мощным давлением, сжимающим частицы резины и поры внутри них.

Результаты экспериментов показали, что по сравнению с бетоном из 100% шинного заполнителя, полученным обычным способом, новая методика позволяет увеличить прочность на сжатие, изгиб и растяжение на 97%, 59% и 20% соответственно.

Три образца затвердевшего бетона, который полностью отвечает строительным нормам и является более легким, чем бетон с традиционным заполнителем. Mohammad Islam, RMIT

В настоящее время ученые ищут способы армирования нового бетона, чтобы "сделать его еще более пригодным для использования в строительных проектах".

"Поскольку в составе обычного бетона большую часть занимает крупный заполнитель, замена его на отработанную автомобильную резину может значительно снизить потребление природных ресурсов, а также решить главную экологическую проблему - утилизацию отработанных шин", - считает ведущий соавтор исследования и руководитель группы профессор Цзе Ли.

Статья о результатах данного эксперимента была недавно зарегистрирована в научном издании Resources, Conservation & Recycling.

Источники: RMIT University, Journal Resources, Conservation & Recycling, MIT.
1. (https://www.rmit.edu.au/news/all-news/2022/august/rubber-concrete)
2. (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921344922002348?via%3Dihub)
3. (https://www.rmit.edu.au/news/all-news/2021/jan/new-tech-improves-sustainable-concrete)