От бумажных полотенец до чашек и пластиковых бутылок, изделия из переработанных материалов повсеместно встречаются в нашей жизни. Заметным исключением являются строительные материалы. Почему мы не можем использовать бетон от обветшавших построек в качестве материала для новых зданий и мостов? Этот вопрос решила изучить команда исследователей из Университета Нотр-Дам, США.

«В то время как бетон является наиболее широко используемым строительным материалом на земле, он также является крупнейшим источником воздействия на окружающую среду», – говорит Яхья «Джино» Курама, профессор гражданского и экологического строительства и наук о Земле, возглавляющий исследовательский проект. «Большую часть объема бетона составляют наполнители, такие как щебень и гравий. Добыча, обработка и транспортировка наполнителей потребляет большое количество энергии и неблагоприятно влияет на экологию лесных и речных районов.»

«Своим исследованием я хочу внести свой вклад в усилия, направленные на сокращение этого влияния на нашу природную среду за счет сокращения потребности в природных наполнителях», -утверждает Курама. «Особенно в последующие годы реконструкция и замена стареющей инфраструктуры нашей страны приведет как к увеличению утилизации старого бетонного щебня и спросу на него для нового бетона. Мы должны быть лучше подготовлены, чтобы использовать этот растущий ресурс на более глубоком уровне, на чем и фокусируется мое исследование».

Самым большим препятствием для использования переработанного бетона является непостоянство и неопределенность в качестве и свойствах переработанного материала и недостаток сведений о том, как это непостоянство влияет на прочность, жесткость и надежность железобетонных конструкций. Команда Курамы пытается понять как использование переработанного бетона влияет на поведение железобетонных строений, для того чтобы можно было спроектировать безопасные здания с использованием больших объемов переработанного материала без нежелательных последствий для их функционирования.

«Большая часть сегодняшних исследований, как и принятая практика, до сих пор в отношении регулярного использования конструкционного бетона сосредоточена на частичной замене цемента на побочные продукты промышленности, таких как летучая зола, шлак и измельченный кремнезем,» – рассказывает Курама. «В противовес, сохранение грубых фракций в значительной степени игнорировалось в США, результатом чего стал большой провал в знаниях, связанных с этими материалами.»

Исследовательская группа Курамы стала первой, кто исследовал переработанный материал из большого количества источников, тем самым изучая неотъемлемую изменчивость в качестве и свойствах материала. Их исследование также включает вопросы как долго структура будет продолжать деформироваться в ходе использования при обычных дневных циклах нагрузки в условиях окружающей среды, а также изучает потенциал использования переработанных фракций в сборных железобетонных конструкциях.

По словам Курамы:

«Из-за сохраняющегося провала в знаниях на сегодняшний день использование переработанных фракций в США было ограничено в основном не-инженерным применением, например тротуарами и дорогами, даже несмотря на то, что качество материала, как правило, значительно выше, чем требуется в таких приложениях. Наша конечная цель заключается в разработке необходимой инженерной базы и методов для более широкого использования переработанных наполнителей бетона в конструкционном бетоне, например, в зданиях.»

Результаты исследовательской группы могут быть полезны инженерам, проектирующим железобетонные конструкции, которые включают различные переработанные наполнители бетона, для снижения воздействия на окружающую среду по сравнению с бетонными конструкциями, сделанными из натуральных наполнителей.