Ученые из России и Китая создали материал для укрепления грунта на островах
Смесь показала высокую устойчивость даже при сильных ударах
Коллектив ученых из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) и Чжэцзянского университета (Китай) разработал технологию укрепления известкового песка с помощью ферментов, кокосового волокна и карбоната кальция. Получившийся материал до пяти раз прочнее при динамических нагрузках и безопасен для экологии, поэтому может использоваться при строительстве на островах и рифах. Об этом сообщается на сайте российского вуза – партнера медиасети TV BRICS.
При строительстве на островах инженеры сталкиваются с проблемой: местный известковый песок – пористый и хрупкий, легко разрушается даже при небольших нагрузках. Привозить обычный песок с материка дорого и сложно. Традиционные способы укрепления грунта – цементирование или химические смолы – наносят вред экологии. Для решения проблемы российские и китайские ученые предложили альтернативу – добавлять в обычный песок карбонат кальция, который получают ферментативным осаждением сыпучего стройматериала.
Сначала исследователи получили фермент уреазу из соевых бобов, затем смешали его с раствором мочевины и хлорида кальция. В результате химической реакции, которая происходит при комнатной температуре и без вредных выбросов, образовался карбонат кальция (тот же известняк), который и склеивает песчинки. Для большего усиления структуры в смесь добавили кокосовое волокно. Оно не дает материалу разрушаться при ударах.
«Кокосовое волокно играет ключевую роль: оно армирует материал, это как арматура в бетоне. При динамических нагрузках – например, при ударе волны или посадке самолета – оно не дает укрепленному бетону разрушаться. Образцы без волокна разрушались полностью, а с волокном сохраняли целостность. Это принципиально важно для островных аэродромов и причалов», – рассказала профессор кафедры строительных материалов и изделий ЮУрГУ Тамара Черных.
В ходе опытов лучший результат показала смесь укрепленного песка с равным содержанием мелкого и крупного песка и 0,4 процента кокосового волокна. Образцы испытали на статическую прочность (сжатие) и динамическую прочность. Ученые выяснили, что чем больше в составе карбоната кальция, тем прочнее материал. Оптимальная смесь продемонстрировала высокую устойчивость даже при сильных ударах.
Технология может применяться для укрепления грунтов под взлетно-посадочными полосами, причалами, волнорезами и другими сооружениями в прибрежных и островных зонах. Исследователи подчеркивают, что разработка экологична, использует местные материалы и не требует высокотемпературного обжига, как цемент, поэтому минимизирует выбросы углекислого газа.