МОСКВА, 22 июля. /ТАСС/. Ученые выяснили, что прочность геополимеров, "зеленого" аналога строительного бетона, можно повысить в 1,5 раза, если использовать в качестве основы для него частицы в виде трубок. Это открытие позволит создать новые стройматериалы, чье производство не ведет к большим выбросам СО2, сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
"Ученые показали, что скоростью затвердевания раствора, а также прочностью и структурой конечного геополимера можно гибко управлять, меняя форму частиц сырья. Это важно для получения материалов с предсказуемым и настраиваемым поведением, востребованных в современном строительстве, особенно в условиях Арктики", - говорится в сообщении.
Открытие совершили научные сотрудники Института химии силикатов имени Гребенщикова (филиал НИЦ "Курчатовский институт" (Санкт-Петербург), Ольга Голубева и Андрей Алексеев при всестороннем изучении процесса образования геополимеров. Так ученые называют аналоги бетона, которые можно получать, химически активируя природные или рукотворные материалы, содержащие в себе кремний или алюминий.
В теории, геополимеры обладают массой преимуществ - их производство не ведет к большим выбросам СО2, как выработка цемента, и при этом они дольше сохраняют пластичность и меньше подвержены образованию трещин и деформаций, чем традиционный бетон. На практике они пока не используются, так как процесс их затвердевания недостаточно изучен, а также у ученых не было сведений о том, как свойства компонентов влияют на структуру и качество геополимеров.
Российские специалисты сделали большой шаг к решению этой задачи, изучив то, как формируются данные материалы, состоящие их трех типов частиц - пластинок, трубок и сфер размерами от 0,1 до 17 микрометров. Каждый материал исследователи нагревали до высоких температур и смешивали со специальным щелочным раствором-активатором, который запустил "сшивание" частиц в длинные прочные сети полимера.
Эти опыты показали, что процесс формирования геополимеров протекал быстрее всего при использовании частиц-трубок, причем полученный в результате этого материал также был самым прочным. Исследователи предполагают, что это было связано с тем, что трубчатые частицы "укладываются" упорядоченным образом, что помогает материалу выдерживать большие нагрузки. Понимание этого позволит гибко управлять прочностью и структурой геополимеров, адаптируя их под решение задач в конкретных областях строительной индустрии, подытожили ученые.
О выбросах и стройматериалах
Основа бетона, цемент, сейчас производится путем обжига смеси из известняка, глины и гипса в клинкерных печах. В результате этого в атмосферу попадает большое количество СО2, сажи, ионов тяжелых металлов, различных едких газов и прочих опасных веществ. По своей массе, эти выбросы сопоставимы с весом производимого цемента, что делает эту сферу промышленности одним из самых больших источников антропогенных парниковых газов - на их долю приходится около 8-10% от общего объема выбросов.