Команда індійських інженерів вирішила перевірити, як зміняться властивості високоміцного бетону, якщо пісок у його складі розбавити гранулами гумових відходів. На думку авторів, це допоможе вирішити проблему використання відпрацьованої гуми. Результати показали, що прогумований бетон став пластичнішим і краще гасить вібрації.
Прогумований бетон став пластичнішим і мало втратив у міцності / © Dhipan Aravind Singaravel et al.
Бетон – найпоширеніший будівельний матеріал у світі. Його використовують уже тисячі років: споруди із суміші гравію, глини та води зводили в Стародавньому Єгипті, у Стародавньому Римі та інших державах. Нині щорічне споживання бетону сягає 11 мільярдів тонн на рік. З розвитком технологій формула бетону всіляко вдосконалювалася, і все частіше говорять про підвищення його екологічності. Для цього модернізують способи його виробництва, експериментують із новими компонентами.
Індійські інженери, наприклад, запропонували замінити частину піску в складі високоміцного бетону (HPC) гранулами відпрацьованих покришок. Поховання або складування цих відходів завдає шкоди навколишньому середовищу, а можливість промислового використання старої гуми може вирішити проблему. Статтю про це опублікували в журналі Scientific Reports.
Гумову крихту вже давно випробовують як компонент бетону – минулі досліди показали, що це доповнення впливає на гасіння вібрацій (демпфірування), теплоізоляцію, морозостійкість та інші властивості. Найчастіше міцність застиглого розчину при цьому падала – і іноді значно. Незважаючи на інші поліпшення, погіршення міцності – ключова проблема, не вирішивши яку, не можна широко використовувати модифікований бетон.
У новій роботі індійські інженери експериментували з пропорціями каучукових зерен різного розміру в дрібному заповнювачі. Вони замішали чотири зразки суміші, де п’ять, десять і п’ятнадцять відсотків піску були замінені на гранули покришок, і еталонний, де пісок нічим не замінювали. Потім експериментатори оцінювали як свіжий розчин на вагу, вміст повітря та інше, так і затверділий високоміцний бетон – на міцність, розтягнення, пружність і віброгасіння.
Результати дослідів показали, що під час заміни п’яти, десяти і п’ятнадцяти відсотків піску в розчині на частинки гуми міцність затверділого бетону знизилася на 14, 28 і 51 відсоток відповідно. Сильні зміни показав найбільш прогумований бетон – знизилася його гнучкість, але зріс коефіцієнт гасіння вібрації. Також, як вказують дослідники, включення каучуку розміром 0,6 міліметра спочатку знизило міцність матеріалу, але з часом – через 224 дні – його міцність помітно зросла.
Автори дослідження зробили висновок, що під час заміни менше ніж десяти відсотків піску на частинки відпрацьованих покришок у складі зберігається достатня міцність матеріалу, а також підвищується його здатність поглинати вібрації і пластичність. Після подальших доопрацювань суміші, наприклад, додавання в неї армувальних волокон, модифікований бетон потенційно можна використовувати при будівництві сейсмостійких конструкцій.