Учёные усилили бетон дешёвой глиной и сделали его экологичнее

Австралийские исследователи из Университета RMIT нашли способ улучшить бетон, используя дешёвую и ранее непригодную для строительства глину. Это может открыть путь к созданию доступных и экологичных стройматериалов.

Цемент — основной компонент бетона — считается одним из главных источников выбросов углекислого газа, на его производство приходится около 8% мирового CO₂. Учёные давно ищут альтернативы, позволяющие снизить содержание цемента без потери прочности. Обычно для этого используют каолиновую глину, но она уже активно применяется в производстве бумаги, керамики, косметики и красок.

Теперь исследователи доказали: более распространённую и недорогую иллитовую глину можно эффективно использовать в бетонных смесях, если предварительно смешать её с низкосортным каолином и подвергнуть совместному нагреву до 600°C. Такой подход повышает активность материала и делает его пригодным для замены части цемента.

«В обычных условиях иллит слабо взаимодействует с цементом и водой, — объясняет руководитель проекта Чамила Гунасекара. — Но при совместной термообработке с каолином его свойства значительно улучшаются. Мы заменили 20% цемента этой глиняной смесью и добились даже более высокой прочности».

По результатам тестов, полученный материал стал плотнее, его пористость уменьшилась на 41%, а прочность на сжатие увеличилась на 15%. Железосодержащие компоненты в глине сыграли ключевую роль, обеспечив более плотную и устойчивую структуру.

Спрос на каолин продолжает расти, и по прогнозам его рынок достигнет 6 миллиардов долларов к 2032 году. Теперь, благодаря новому подходу, иллит также может стать востребованным сырьём.

«Наш метод ещё и энергосберегающий, — добавляет один из авторов Рошан Джаятилакаге. — Мы сократили расход топлива, объединив этапы термообработки в один».

Чтобы ускорить внедрение технологии, команда разработала цифровую модель, позволяющую прогнозировать, как различные глины повлияют на свойства бетона — без длительных испытаний в лаборатории. Это поможет создавать оптимальные составы в зависимости от местных ресурсов и условий.

Сейчас учёные сотрудничают с Европейским центром синхротронного излучения (Франция), где изучают поведение таких бетонов в реальных условиях эксплуатации.

Почему это важно:
Новая технология решает сразу три задачи:
- Экологическая — снижает углеродный след строительства
- Экономическая — удешевляет производство бетона
- Технологическая — упрощает и ускоряет обработку сырья

Если разработка получит широкое применение, это снизит зависимость от дорогого каолина и позволит странам с большими запасами иллита, включая Россию, развивать новое экспортное направление.

Единственный вопрос — насколько технология устойчива в промышленных масштабах. Пока 20% замены цемента — впечатляющий результат, но для радикального снижения выбросов потребуется больше. Дополнительные испытания покажут, как поведёт себя бетон с глиняной добавкой при разных условиях эксплуатации.