Бетон-гель – революционная технология в строительстве изобретена в Польше

Гелевый бетон – польский ученый изобрел революционную технологию для строительства

Цементный раствор с добавлением крахмала, смешанный и подогретый как кисель, позволяет создать гелевый бетон, более прочный, чем ячеистый бетон и лучше удерживающий тепло. Над новым материалом работает инженер Ярослав Стшалковский из Западно-Поморского технологического университета.

«Идея была проста: получить пористый материал, который будет иметь хорошие теплоизоляционные свойства. В ячеистом бетоне пористость достигается путём аэрации алюминиевым порошком, здесь это достигается за счет желирования. Никто раньше до этого не додумался», – так свой изобретение представил доктор Ярослав Стшалковский.

Нагретая гелевая субстанция

Стшалковский уже 10 лет работает в кафедре физики зданий и строительных материалов на факультете строительства и инженерии окружающей среды ЗУТ. При создании «своей» цементной смеси он использовал явление, известное каждому, кто готовил кисель. При температуре выше точки желирования (например, 60 градусов) суспензия воды с крахмалом превращается в гель. Образовавшаяся при нагревании гелевая субстанция является скелетом, вокруг которого связывается строительный вяжущий материал, такой как цемент. После затвердевания цемента образуется однородный материал с высокой пористостью, придающей ему хорошие теплоизоляционные свойства.

«Мы готовим обычный цементный раствор, то есть вода плюс цемент, и добавляем к нему крахмал. Холодный раствор смешивается. Когда суспензия становится однородной, повышается температура и начинается желирование, то есть образуется крахмальный гель, как в киселе», – объясняет Стшалковский.

Показывая микроскопические снимки, он объясняет, что вокруг гелевой структуры образуется устойчивая структура цементного или, например, гипсового вяжущего, что позволяет использовать новую технологию не только для производства бетонных блоков, но и гипсокартонных плит.

Новый материал прочный и имеет исключительные теплоизоляционные свойства. «Типичная прочность ячеистого бетона составляет до 4-5 МПа (мегапаскалей), а моего материала почти 10», – информирует Стшалковский.

Он подчеркивает, что самое важное соотношение: прочность – теплопроводность. Чем ниже, тем лучше. Тем лучшим изолятором материал. И чем выше прочность, тем выше конструкции можно возводить из бетонных блоков.

Например, ячеистый бетон 3 МПа имеет теплопроводность около 0,14. Гелевый бетон с подобными тепловыми свойствами будет иметь прочность 7 МПа.

Исследования плотности различных типов бетона также подтверждают, что этот гелевый бетон имеет на 60-70 процентов лучший коэффициент теплопроводности. «Результаты очень оптимистичны. При большем количестве образцов результаты могут быть немного другими, но уже сегодня мы знаем, что разница в пользу гелевого бетона составляет не несколько процентов», – отмечает Стшалковский.

Когда гелевый бетон появится на рынке?

Для дальнейших научно-исследовательских работ он получил грант (более 365 тыс. злотых) в рамках 19-го конкурса Sonata Национального научного центра. Проект «Комплексные исследования структуры легких цементных композитов с высокой пористостью – гелевый бетон» запланирован на три года. Реализовываться он будет четырёхчленной командой, в состав которой входит инженер Агата Столярская, которая будет исследовать стойкость нового материала к воздействию воды.

Ученые из ЗУТ надеются, что после основных исследований удастся перейти к прикладным исследованиям, сотрудничать с компаниями, специализирующимися на производстве бетона. Внедрение гелевого бетона в массовое производство будет возможно через несколько лет. Стшалковский подчеркивает, что новый материал намного дешевле, чем так называемые аэрогели, которыми он занимался в рамках докторской работы.

«Аэрогели – очень хорошие теплоизоляторы, намного лучше, чем, например, пенополистирол, но они очень дорогие. Гелевый бетон будет дешевле, так как изготавливается на основе обычного крахмала. Это может быть картофельный или кукурузный крахмал», – объясняет Стшалковский.

На средства, полученные от НЦН, он планирует приобрести, в том числе, смеситель с нагревательным кожухом.

Проект, реализуемый в ЗУТ, расширит научные знания о легких цементных композитах в гражданской инженерии. Основными применениями нового материала будут: блоки, кирпичи и другие сборные элементы, такие как перемычки.