Изобретение цементного бетона стало революционным открытием. Этот новый материал серого цвета был настолько изумителен при использовании его в конструкциях с большой нагрузкой на разрыв, он быстро твердел, у него были замечательные характеристики, его не надо было обслуживать.

Скоро каждая дорога, здания, мосты и плотины были построены с применением бетона. Использование камней и дерева резко сократилось, и бетон стал самым популярным материалом в истории строительства.

Бетон остается востребованным и сегодня в современном мире «умных» городов. Но по мере того, как мир меняется, мы начинаем понимать, что некоторые изобретения прошлого вредны для окружающей среды, и потому ищем им замену.

Так была найдена более безопасная замена обычному бетону. Сегодня как мы видим, геополимерный бетон также имеющий название «зеленый» бетон стал очень модным и повсеместно используется в «умных» конструкциях городов будущего. Насколько он лучше? Давайте выясним это!

В 2019 году городской совет Сиднея (Австралия) в партнерстве с Университетом Нового Южного Уэльса заменил часть проезжей части города «зеленым» бетоном. Эта замена была сделана с целью проверки жизнеспособности нового материала при строительстве дорог.

Аналогичный проект «пластиковая дорога» одновременно был реализован в Тасмании, островном штате Австралии, где при изготовлении дорожного покрытия использовали отходы свалки и использованные пластмассы.

Однако, с точки зрения создания материалов, новый проект несколько иной. Сиднейский опыт показал, что первый в мире «зеленый» бетонный дорожный материал может создаваться из переработанных промышленных отходов угольных электростанций и сталелитейной промышленности.

Согласно данным университета Нового Южного Уэльса, при производстве «зеленого» бетона, который является геополимерным бетоном, выделяется только 300 кг CO2 на тонну цемента, в отличие от обычного бетона, который генерирует 900 кг выбросов углерода. Почему это происходит? Потому что он состоит из смеси бетона и переработанных материалов.

Расчетная экономия эквивалентна потреблению электроэнергии средним домохозяйством за две недели.

На улице ведущей к аэропорту Сиднея в ходе нового проекта пройдут испытания стойкости  геополимерного бетона. Девять датчиков установлены для контроля работы бетона и сравнения результатов. Исследователи университета планируют следить за ходом дорожного движения и нагрузкой дорожного покрытия в течение пяти лет. В дальнейшем результаты испытаний будут использоваться Университетом Нового Южного Уэльса и кооперативным исследовательским центром по низкоуглеродной промышленности для разработки первого сборника отраслевых инструкций по  применению геополимерного бетона.

Хотя исследования геополимерного бетона начались в 1990-х годах, его применение как экологически чистого продукта в коммерческом строительстве до сих пор не изучалось.

Низкоуглеродистый бетон дает возможность утилизировать 400 миллионов кубических тонн отходов угольной и металлургической промышленности. И что еще важно, используются отходы производства, которое больше всех в мире делает выбросы углерода.

Мэр Сиднея Кловер Мур гордится тем, что ее город стал первым углеродно-нейтральным в Австралии, власти столицы регулярно добиваются успехов в сокращении углеродного следа. 

По ее мнению, подобные проекты могут привести к появлению новых строительных материалов, которые помогут сократить выбросы углерода. 

Местные органы власти играют большую роль в поддержании местных дорог, и поскольку для развития инфраструктуры города используются все более экологически чистые материалы, то можно говорить о весомом вкладе мэрии Сиднея в борьбу с изменением климата.

Является ли геополимерный бетон идеальным материалом для дорожного строительства?

В обычном бетоне портландцемент является основным ингредиентом, использующимся в качестве связующего. Это самый популярный искусственный материал, который производится сейчас. В настоящее время его производство составляет более 2,6 млрд. тонн в год, и это число растет на 5% ежегодно.

Поэтому, в поиске менее вредных для окружающей среды компонентов бетона и цемента ученые фокусируются использовании отходов угольных электростанций.

 В состав геополимерного бетона входит зола, как альтернатива портландцементу. Угольная зола — это самые доступные и распространенные промышленные отходы в мире. В то же время использование золы придает бетону прочность. В качестве наполнителя в  бетон можно также добавлять рисовую шелуху.

Благодаря таким ингредиентам, геополимерный бетон имеет потенциальные преимущества, включая сокращение выбросов углерода, сокращение сброса сточных вод и экономию потребления электроэнергии.

Бетон нового века лучше применять при строительстве дорожной инфраструктуры, которая в результате не потеряет свои свойства на протяжении веков. А использование золоотвалов поможет в сохранении земель, которые в настоящее время используются для утилизации продуктов сгорания угля. Таким образом, можно предотвратить попадание мелкой угольной пыли и золы в водные ресурсы и их загрязнение.

Если сравнивать портландцемент и геополимерный бетон, то последний более устойчив к коррозии, огню и кислоте.  Другие преимущества включают в себя более высокую прочность на сжатие и растяжение, быстрое достижение твердости и сохранение размеров после сушки. 

Исследователи считают, что самое большое преимущество геополимерного бетона заключается в его потенциале сокращения выбросов парниковых газов в течение всего жизненного цикла, до 90% по сравнению с портландцементом. Применение полимерного бетона сокращает выбросы углекислого газа в атмосферу и, следовательно, может иметь широкое распространение поскольку наносит меньший вред окружающей среде.

Необходимо учитывать и более низкую себестоимость геополимерного бетона

Стоимость одной тонны золы  составляет лишь малую часть стоимости одной тонны цемента. Стоимость нового бетона примерно на 10% — 20% дешевле, чем цементного бетона.

Вы будете удивлены узнав, что геополимерный бетон, который мы называем новым или инновационным бетоном, не является чем-то новым для человечества. 

Его применяли еще во время строительства египетских пирамид тысячи лет назад. Однако интерес к этому материалу возник у исследователей только в последнее время.

Термин «Геополимер» был придуман профессором Я. Давыдовиц в 1978 году. Он открыл явление процесса полимеризации в результате быстрой химической реакции в щелочной среде.

Исследования показывают, что благодаря отличным свойствам геополимерного бетона, он может оказаться очень полезным строительным материалом, особенно для ремонтно-восстановительных работ. Его также предлагается использовать  при строительстве дорог, поскольку он быстро набирает твердость.

«Зеленый» бетон уже проходит испытания на одной из дорог Австралии, и вскоре он продемонстрирует свою практичность с точки зрения его свойств: производительности, долговечности и стоимости.