Кокосовая скорлупа сделала бетон прочнее
Структура образца бетона с кокосовой скорлупой после испытания на сжатие
© Сергей Стельмах.
Ученые выяснили, что добавление в бетон небольшого количества (всего 5%) кокосовой скорлупы повышает его прочность на сжатие на 4,1%, а прочность на изгиб — на 3,4%. При этом показатель качества у такого материала повысился на 6,1% по сравнению с чистым бетоном. Такой эффект объясняется тем, что цементная паста — связующее звено между всеми твердыми частицами бетона — проникала в поры скорлупы, прочно связывая ее с другими компонентами. Полученные данные позволят утилизировать большие объемы кокосовой скорлупы без вреда для окружающей среды и повысить качество строительных материалов. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials.
Концепция устойчивого развития подразумевает, что все отходы должны полностью утилизироваться. Однако на данный момент не существует рациональных методов переработки растительных отходов. Поэтому ученые пытаются найти способы, как их можно было бы применить в других областях экономики. Так, растительные отходы могут использоваться в производстве новых строительных материалов. Однако материаловеды до сих пор недостаточно знают о том, как формируются содержащие органику строительные материалы, например бетон.
Ученые из Донского государственного технического университета оценили, как скорлупа кокосового ореха влияет на свойства бетона. Скорлупа — это побочный продукт переработки кокосов, который либо выбрасывается, либо сжигается. При этом, если научиться использовать данное натуральное сырье, его можно будет получать в значительных объемах, не опасаясь истощения запасов. Авторы частично заменили дробленный песчаник в составе бетонной смеси на скорлупу и проанализировали плотность и прочность полученного состава.
Исследователи определили, что наибольшая прочность на сжатие и на изгиб оказались у бетона, содержащего 5% кокосовой скорлупы. Причем, по сравнению с чистым бетонным составом, прочность на сжатие увеличилась на 4,1%, а прочность на изгиб — на 3,4%. За счет шероховатости и пористости скорлупа крепко связывалась с цементным раствором и, таким образом, оказалась дополнительным уплотняющим компонентом. Кроме того, менее плотная, чем песчаник, скорлупа уменьшила вес бетона, повысив коэффициент структурного качества на 6,1%. Этот показатель отражает отношение прочности материала к его плотности. Однако при большем количестве скорлупы (до 30%) прочность бетона снизилась от 3,4 до 41,4%. Это произошло из-за того, что прочность скорлупы значительно меньше, чем у песчаника.
«В дальнейшем мы планируем исследовать применение сельскохозяйственных отходов, а также отходов аквакультуры в технологии экологичных бетонов. Например, в состав бетона будет входить лузга семян подсолнечника или медузная масса. Наши исследования расширят представления о закономерности состава, структуры и свойств новых видов бетона», — рассказывает Сергей Стельмах, кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Донского государственного технического университета.
Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».
Автор: Анна Дегтярь