Atliekų pagrindu sukurtas betonas atlaiko ekstremalų karštį

Kauno technologijos universiteto (KTU) Statybos ir architektūros fakulteto mokslininkų komanda, vadovaujama profesorės Danutės Vaičiukynienės, jau daugelį metų tiria geopolimerinius rišiklius, gaminamus iš pramonės ir statybinių atliekų. Naujausiame tyrime buvo naudojamos keraminių plytų bei metakaolino atliekos, o jų savybėms įvertinti pasirinkti penki skirtingi smulkūs užpildai – smėlis, granitas, bazaltas, keraminių atliekų granulės ir korundas.

Tyrimas parodė, kad geriausius rezultatus pasiekė korundo ir keraminių atliekų užpildais pagaminti geopolimeriniai mišiniai. Po kaitinimo iki 800 °C jų stipris siekė atitinkamai 34,7 MPa ir 53,0 MPa, o bandiniai beveik nesupleišėjo. Tuo metu tradicinis portlandcemenčio betonas tokiomis sąlygomis paprastai praranda stiprumą ir pradeda skilinėti.

„Jei portlandcemenčio gamyba reikalauja aukštos temperatūros ir gamtinių išteklių, geopolimerinius rišiklius daugeliu atvejų galima pagaminti žemesnėje temperatūroje ir visiškai iš atliekų“, – sako KTU Statybos ir architektūros fakulteto profesorė Danutė Vaičiukynienė.

Sprendimas objektams, kuriuose vyrauja aukšta temperatūra

Mokslininkų teigimu, tokios medžiagos galėtų būti naudojamos ten, kur konstrukcijos nuolat veikiamos karščio ar atviros liepsnos. Tai tuneliai, požeminė infrastruktūra, katilinės, pramonės įmonės, kaminai, židiniai, krosnys, cheminiai reaktoriai bei kiti aukštos temperatūros įrenginiai.

Profesorė Danutė Vaičiukynienė pabrėžia, kad tokiose vietose svarbiausia ne tik medžiagos nedegumas, bet ir gebėjimas išlaikyti mechaninį stiprumą ekstremaliomis sąlygomis. Geopolimeriniai skiediniai gali būti naudojami ir pasyviosiose priešgaisrinės apsaugos sistemose, apsaugant konstrukcijas nuo šiluminio poveikio.

Kaitinamas ne silpnėja, o stiprėja

KTU mokslininkai nustatė dar vieną išskirtinę šios medžiagos savybę. Atliekami papildomi tyrimai rodo, kad pakartotinis ciklinis kaitinimas geopolimerinio skiedinio nesusilpnina – priešingai, jo stiprumas dar labiau didėja.

Pasak profesorės Danutės Vaičiukynienės, tokias savybes lemia ne tik geopolimerinio rišiklio cheminė sudėtis, bet ir kruopščiai parinktos žaliavos bei jų tarpusavio santykis.

Ekologiškesnė alternatyva tradiciniam cementui

Naujojo geopolimerinio rišiklio gamybai naudojamos vien atliekos. Tyrimuose panaudotos iš griovimo aikštelių surinktos keraminių plytų atliekos, o metakaolinas gautas iš Druskininkuose veikiančios gamyklos kaolino atliekų.

Skirtingai nei portlandcementis, geopolimeriniai rišikliai aktyvuojami šarminiais tirpalais ir jų gamybai nereikia itin aukštų temperatūrų. Tai leidžia sumažinti energijos sąnaudas ir anglies dioksido emisijas, todėl tokios medžiagos laikomos viena perspektyviausių tvarių statybų krypčių.

Didžiausia kliūtis – ne technologija, o reglamentavimas

Nors geopolimerinių rišiklių tyrimai Europoje vykdomi jau ne vienerius metus, realiuose statybos projektuose ši technologija vis dar taikoma retai. Profesorės Danutės Vaičiukynienės teigimu, pagrindinė priežastis – aiškių projektavimo, bandymų ir naudojimo standartų trūkumas.

Prie lėtesnio technologijos diegimo prisideda ir ekonominiai veiksniai. Tradicinė klinkerinių rišiklių pramonė yra gerai įsitvirtinusi rinkoje, o betono gamintojai atsargiai vertina naujas medžiagas dėl galimos techninės, teisinės ir finansinės rizikos. Pasak mokslininkės, spartesnį geopolimerų naudojimą galėtų paskatinti aiškesnis reguliavimas ir didesnė valstybės parama mažesnį poveikį klimatui turinčioms statybinėms medžiagoms.

KTU mokslininkų komanda tęsia geopolimerinių sistemų tyrimus ir planuoja savo sukurtai technologijai teikti Europos patento paraišką.