Исследование, проведённое учёными из Эквадора и опубликованное в журнале «Строительство и строительные материалы», оценило эксплуатационные характеристики бетона при частичной замене мелкого заполнителя золой рисовой шелухи (ЗРШ), измельчённым ПЭТ-пластиком и резиновой крошкой из отработанных шин. Исследовательская группа провела систематические испытания бетона с заменой мелкого заполнителя на 2,5%, 5% и 10% по весу, сравнивая его с традиционным бетоном по таким показателям, как осадка конуса, плотность, содержание воздуха, прочность на сжатие, прочность на растяжение при раскалывании и модуль упругости.
Результаты исследования показали, что наилучшие общие характеристики продемонстрировала зола рисовой шелухи. При степени замещения 2,5% прочность на сжатие через 28 дней снизилась всего на 1,6%. Анализ с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) подтвердил улучшение сцепления в переходной зоне между заполнителем и цементным камнем. Высокая эффективность золы рисовой шелухи объясняется высоким содержанием диоксида кремния и пуццолановой активностью, однако высокая водопоглощаемость требует корректировки водоцементного отношения для сохранения удобоукладываемости. Исследование считает степень замещения в 5% технически возможной.
При замене 2,5% ПЭТ-пластиком прочность на сжатие снижается примерно на 10%, а прочность на растяжение – примерно на 18% из-за его гидрофобности и химической инертности, не образующей химических связей с цементной матрицей. Однако корректировка водоцементного отношения не требуется, и сохраняется хорошая обрабатываемость. Механические потери при степени замещения 5% считаются приемлемыми для неконструкционных или низконагруженных применений.
Наиболее значительное снижение механических свойств наблюдалось для резиновой крошки из отработанных шин: СЭМ показала менее непрерывную границу раздела с цементным тестом, однако при степени замещения не более 5% потеря свойств остаётся контролируемой.
Статистический анализ (дисперсионный анализ и критерий Тьюки) подтвердил, что как тип материала, так и степень замещения оказывают значительное влияние на механические свойства. При степени замещения ниже 5% снижение прочности на сжатие и растяжение обычно составляет менее 25%; при степени замещения 10% механические свойства снижаются более заметно, а модуль упругости падает до 34%. С технической точки зрения, степень замещения 5% представляет собой баланс между устойчивостью и конструкционными свойствами.
Термогравиметрический анализ (ТГА) показал, что зола рисовой шелухи обладает более стабильными термическими свойствами, в то время как ПЭТ и резина при средних степенях замещения демонстрируют большую потерю массы из-за полимерной природы. Качество переходной зоны является ключевым фактором, определяющим эксплуатационные характеристики.
В предпосылках исследования указывается, что в 2023 году в мире было произведено около 2,3 миллиарда тонн твёрдых бытовых отходов, и ожидается, что к 2050 году этот показатель достигнет 3,8 миллиарда тонн. 35% ПЭТ-отходов сжигается, что приводит к выбросу около 534 миллионов тонн CO₂-эквивалента в год. На строительный сектор приходится от 40% до 50% мировых выбросов CO₂, он потребляет почти 40% мировых энергоресурсов и 60% сырья, при этом ежегодная потребность в песке достигает 50 миллиардов тонн.
Дополнительная информация: Авторы: Валерия Франко-Киньонес и др., Название: «Устойчивый бетон с использованием золы рисовой шелухи, ПЭТ и резиновой крошки в качестве заменителей мелкого заполнителя», опубликовано в: «Строительство и строительные материалы» (2025).