Больше века стальная арматура используется в строительстве для усиления бетона, но новый подход обещает не только повысить надежность этого распространенного материала, но и сделать его более экологичным. Ученые США применили технологию 3D-печати для производства полимерной решетки, которая выступает каркасом для низкоуглеродного бетона, обладающего высокой прочностью и долговечностью.

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли отталкивались в своей работе от результатов опытов по усилению бетона полимерными волокнами, к которым пришли их коллеги ранее. Эта технология возникла еще полвека назад как альтернатива стальной арматуре — прочной, но тяжелой, дорогой и разрушающейся со временем.

Полимерные волокна, с другой стороны, легкие, дешевые в производстве и устойчивые к коррозии. Современные методы предлагают смешать их с бетоном до заливки, но это может привести к неравномерному распределению: одни элементы конструкции окажутся прочнее других, пишет New Atlas.

Инженеры из США предложили новое решение — октетную полимерную решетку, структуру, которая характеризуется уникальной комбинацией легкости и прочности, способной предотвращать появление трещин. Они предложили использовать для изготовления этой решетки АБС-пластик, а промежутки заполнять высококачественным бетоном, который в четыре раза лучше обычного сопротивляется сжатию.

Исследователи экспериментировали с разной рецептурой, меняя долю полимерных решеток от 19,2% от общего объема бетона до 33,7%. На общие механические свойства конструкции эти изменения особого влияния не оказали. Все образцы показали высокие результаты по плотности энергии деформации, то есть были способны абсорбировать много энергии, при этом те, у которых была более тонкая структура решетки, были не менее прочными, чем более толстые.

Новая формула позволяет производить бетон с меньшими выбросами углекислого газа в атмосферу или даже сделать этот процесс полностью углеродно-нейтральным благодаря применению биополимеров, технологий повторной переработки и возобновляемым источникам энергии.