Ученые ЮФУ разработали рецепт прочного бетона из отходов
Создание экологичного бетона для 3D‑печати стало возможным благодаря новой программе, разработанной в Южном федеральном университете (ЮФУ). Алгоритм подбирает состав строительного материала, который содержит максимальное количество отходов и при этом демонстрирует высокую прочность. Результаты исследования опубликованы в Journal of Materials in Civil Engineering. Об этом сообщает портал Ferra.
Основной целью работы было разработать алгоритм, который обеспечит баланс между экологичностью и прочностью бетона, как отметили в ЮФУ. Дополнительные требования к составу бетона с отходами возникли из-за его предназначения для 3D‑печати, а не для традиционного строительства.
Смесь для 3D‑печати должна легко прокачиваться и равномерно выходить через сопло, сохраняя форму сразу после укладки и выдерживая вес последующих слоев. Поэтому при выборе состава важно учитывать не только прочность бетона, но и его пригодность для стабильной печати, — пояснила один из авторов программы, ведущий научный сотрудник ЮФУ Екатерина Кравченко.
Она также отметила, что при оценке прочности 3D‑печатного бетона необходимо учитывать его слоистую структуру, качество сцепления между слоями и влияние направления нагрузки на механические характеристики.
Исследователи ЮФУ создали программу, которая позволяет сократить использование первичных природных ресурсов для 3D‑печати, частично заменяя некоторые компоненты на строительные отходы.
По мнению ученых, алгоритм значительно ускорит процесс создания новых составов для 3D‑печати, уменьшит расход сырья и время, необходимое для подбора смеси. В университете добавили, что из таких материалов можно печатать внутренние перегородки, фасадные элементы и малые архитектурные формы, такие как клумбы или лавки.
"С одной стороны, в составе должно быть максимальное количество вторичного сырья, чтобы сократить использование природного песка и вернуть отходы в производственный цикл. С другой стороны, увеличение доли переработанных компонентов не должно приводить к значительной потере прочности бетона. Машинное обучение помогает найти такой компромиссный состав", — пояснила заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ Татьяна Минкина.
В будущем ученые намерены продолжить разработку экологичных стройматериалов для 3D‑печати городской инфраструктуры, включая проекты вертикального озеленения.
"Мы стремимся сделать города "зелеными" в двух смыслах: увеличивая площадь растительности "вверх" и применяя экологичные материалы и низкоуглеродные технологии при создании конструкций", — добавила Минкина.
Работа была выполнена при поддержке программы "Приоритет‑2030" ЮФУ.
