Геополимерный раствор из отходов как экологичная альтернатива бетону 26.07.2026

Бетон остается одним из самых массовых строительных материалов в мире, однако его производство связано с серьезной экологической нагрузкой. Ключевой компонент - портландцемент - требует нагрева известняка и глины примерно до 1400 °C, и этот энергоемкий процесс отвечает примерно за 7-8 процентов глобальных выбросов углекислого газа. Поэтому поиск более экологичных и огнестойких заменителей становится все более актуальным.

Литовские исследователи из Каунасского технологического университета создали геополимерный раствор из строительных отходов в качестве альтернативы традиционному бетону. "В то время как производство портландцемента требует высоких температур и природных ресурсов, геополимерные вяжущие вещества во многих случаях можно изготавливать при более низких температурах и полностью из отходов", - отмечает профессор Дануте Вайчюкинене. Заменив портландцемент в смеси, можно производить геополимерный раствор или бетон, который способен заменить традиционные цементные материалы в строительстве.

Группа исследователей под руководством Вайчюкинене уже много лет изучает геополимерные вяжущие материалы, получаемые из отходов. В недавнем исследовании они использовали отходы керамического кирпича и метакаолина, а также пять различных мелких наполнителей - песок, гранит, базальт, керамические отходы и корунд. При температуре 800 °C смеси с наилучшими характеристиками достигли прочности на сжатие 34,7 МПа и 53,0 МПа. При этом наблюдалось лишь незначительное образование микротрещин. По сравнению с этим традиционные бетоны на основе портландцемента обычно заметно теряют прочность и разрушаются при аналогичных температурах.

Это делает геополимеры из отходов более надежным вариантом для конструкций, подвергающихся воздействию огня. "В зданиях и на промышленных предприятиях есть зоны, где бетон в буквальном смысле работает в непосредственной близости от огня - вокруг дымоходов, котлов, каминов, туннелей или высокотемпературного оборудования. В таких местах нам нужны материалы, которые не только не горят, но и сохраняют свою прочность после воздействия экстремальных температур, и именно для этого предназначены эти геополимерные растворы", - объясняет Вайчюкинене.

Типичные области применения огнестойких строительных материалов включают облицовку туннелей и подземной инфраструктуры, а также использование в полах, цоколях и защитной облицовке вблизи печей, котлов, дымоходов, мусоросжигательных заводов или химических реакторов. Они также применяются в пассивных системах противопожарной защиты в качестве тепловых экранов, обеспечивая целостность конструкций. Это одно из первых исследований, в котором систематически сравниваются несколько различных мелкозернистых наполнителей в рамках одной геополимерной системы на основе отходов при одинаковом воздействии высоких температур. Исследование наглядно демонстрирует, что наполнители из корундовых и керамических отходов обеспечивают наилучшее сохранение прочности после воздействия температуры 800 °C.

Уникальность материала заключается не только в химическом составе и пропорциях, но и в динамических свойствах. Как отмечает Вайчюкинене, многократное воздействие высоких температур не ослабляет раствор, а наоборот, делает его более прочным. Помимо прочности и долговечности, профессор акцентирует внимание на экологичности этого материала. Новый материал изготовлен полностью из отходов. Для его производства отходы керамического кирпича были отсортированы и измельчены на строительных площадках, а метакаолин представлял собой отходы каолина со стекольного завода в Литве. Метакаолин не нужно измельчать или сортировать - его можно просто брать и использовать. В отличие от портландцемента, геополимерный состав активируется щелочью без применения чрезмерно высоких температур.