Бетон из керамики и отходов показал прочность 53 МПа при 800 °C

Исследователи Каунасского технологического университета разработали геополимерное вяжущее вещество на основе отходов, которое сохраняет высокую прочность при экстремальных температурах. При нагреве до 800 °C наиболее эффективные смеси достигли показателей 34,7 и 53,0 МПа на сжатие.

Традиционный портландцемент производится при нагревании известняка и глины до 1400 °C — процесс, на который приходится 7-8% глобальных выбросов CO₂. Геополимерные вяжущие позволяют снизить энергозатраты и заменить портландцемент в строительных смесях полностью. В отличие от цемента, активация геополимера происходит щелочью, а не высокими температурами.

Команда профессора Дануте Вайчюкиниене протестировала пять типов мелкозернистых заполнителей: песок, гранит, базальт, керамические отходы и корунд. Наиболее устойчивыми к экстремальному нагреву оказались корундовые и керамические заполнители. Обычные портландцементные бетоны при таких температурах теряют прочность значительно быстрее.

Связующее вещество производится полностью из отходов. Керамический кирпич поступает со строительных площадок сноса зданий, а метакаолин — из отходов каолина литовского стекольного завода. Материал не требует дополнительных операций сортировки или измельчения перед использованием.

Геополимерные растворы предназначены для зон с экстремальным воздействием огня: туннели, подземная инфраструктура, области вокруг печей, дымовых труб, котлов, мусоросжигательных установок. Материал входит в системы пассивной противопожарной защиты зданий и промышленных объектов.

Вайчюкиниене отметила необычное свойство материала: повторное воздействие высоких температур не ослабляет раствор, а, напротив, повышает его прочность. Это выделяет геополимер среди традиционных строительных материалов.

Несмотря на растущий исследовательский интерес, массовое внедрение геополимеров в строительство остаётся ограниченным. Основные барьеры — отсутствие чётких европейских и национальных стандартов, экономические интересы производителей портландцемента и опасения подрядчиков перед незнакомыми материалами. На данный момент геополимерные вяжущие применены только в нескольких сооружениях в Украине.

Исследователи КТУ продолжают испытания огнестойкого геополимерного раствора в различных условиях и готовят заявку на европейский патент. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.