Ученые нашли способ превратить горы битого стекла из мусорных баков в прочные строительные блоки. Это может всерьез изменить подход к строительству, сделав его экологичнее и дешевле.

Команда исследователей из Университета Портсмута и их коллеги проверили, может ли стекло, перемолотое в мелкий порошок, укреплять так называемые грунтоблоки. Эти блоки делают из обычной почвы, которую смешивают с водой и спрессовывают под высоким давлением. Обычно для прочности в них добавляют цемент, но его производство вредит окружающей среде. Ученые предложили частично заменить цемент смесью из извести и переработанного стекла.

Они изготовили партии блоков с разным содержанием стеклянного порошка — от 0% до 25% — и тщательно их испытали. Целых 28 дней они проверяли, как блоки ведут себя под нагрузкой, как впитывают воду, и изучали их структуру под электронным микроскопом.

Подробности опубликованы в издании Discover Civil Engineering.

Соавтор исследования, доктор Мухаммад Али, доцент кафедры материалов и экологических инноваций, объяснил:

Нас интересовало, как отходы стекла могут работать в качестве устойчивого строительного материала. Мы измеряли водопоглощение, сопротивление на сжатие и на растяжение — то, как сильно блок можно сдавить или растянуть, прежде чем он треснет.

Результаты оказались впечатляющими:

• Самые прочные блоки получились при смеси из 10% извести и 10% стеклянного порошка. Они выдерживали интенсивное давление без единой трещины.
• Прочность на сжатие у таких блоков оказалась на 90% выше, чем у нестабилизированных образцов.
• Прочность на растяжение выросла на 30%.

Под микроскопом было видно, что блоки с 10% содержанием стекла имеют плотную структуру без повреждений, в то время как в образцах с 25% стекла уже появлялись микротрещины. Ученые считают, что у этого метода большое будущее, но нужны дополнительные исследования, чтобы проверить, как такие блоки переносят мороз и жару.

Реальная польза этого исследования носит тройственный характер.

• Во-первых, экологический: оно предлагает прямой путь для утилизации миллионов тонн неперерабатываемого стекла (например, смешанного цвета или с примесями), который сегодня часто отправляется на свалки. Это снижает нагрузку на полигоны и экономит природные ресурсы.
• Во-вторых, экономический: замена части цемента более дешевым продуктом переработки может снизить себестоимость производства местных строительных материалов, что особенно актуально для регионального и малоэтажного строительства.
• В-третьих, технологический: использование стеклянного порошка может улучшить некоторые механические свойства блоков, а также потенциально повлиять на их теплоизоляционные характеристики, что открывает дорогу для создания новых, более эффективных композитных материалов.

Основное замечание касается долговечности и применимости в реальных условиях. Исследование проводилось на образцах в лаборатории с контролируемыми условиями в течение 28 дней. Однако в реальном строительстве материалы годами подвергаются циклическому замораживанию-оттаиванию, воздействию дождя, ветра и ультрафиолета. Недостаточно изучено, как щелочная среда цемента и извести будет взаимодействовать с стеклянным наполнителем в долгосрочной перспективе (явление щелочно-кремнеземной реакции), что потенциально может привести к образованию трещин и разрушению конструкции через несколько лет. Для внедрения технологии необходимы длительные испытания.

Ранее мы опубликовали 10 инноваций в сфере строительства.