Бетон-гель – революційна технологія у будівництві винайдена у Польщі

Бетон-гель - польський науковець винайшов революційну технологію для будівництва

Цементний розчин з додаванням крохмалю, змішаний і нагрітий як кисіль, дозволяє створити бетон-гель, міцніший за газобетон. Він краще утримує тепло. Над новим матеріалом працює інженер Ярослав Стшалковський зі Західнопоморського технологічного університету.

«Ідея була проста: отримати пористий матеріал з добрими теплоізоляційними властивостями. У газобетоні пористість досягається за допомогою аерації алюмінієвим порошком, тут це досягається за допомогою желювання. Ніхто раніше до цього не додумався», – так свій винахід представив доктор Ярослав Стшалковський.

Нагріта гелева субстанція

Стшалковський вже 10 років працює в кафедрі фізики будівель та будівельних матеріалів на факультеті будівництва та інженерії середовища ЗУТ. При створенні «своєї» цементної суміші він використав явище, відоме кожному, хто готував кисіль. При температурі вище точки желювання (наприклад, 60 градусів) суспензія води з крохмалем перетворюється в гель. Утворена при нагріванні гелева субстанція є скелетом, навколо якого зв'язується будівельний в'яжучий матеріал, такий як цемент. Після затвердіння цементу утворюється однорідний матеріал з високою пористістю, що надає йому добрі теплоізоляційні властивості.

«Ми готуємо звичайний цементний розчин, тобто вода плюс цемент, і додаємо до нього крохмаль. Холодний розчин змішується. Коли суспензія стає однорідною, підвищується температура і починається желювання, тобто утворюється крохмальний гель, як у киселі», – пояснює Стшалковський.

Показуючи мікроскопічні знімки, він пояснює, що навколо гелевої структури утворюється стійка структура цементного або, наприклад, гіпсового в'яжучого, що дозволяє використовувати нову технологію не тільки для виробництва бетонних блоків, але й гіпсокартонних плит.

Новий матеріал міцний і має виняткові теплоізоляційні властивості. «Типова міцність газобетону становить до 4-5 МПа (мегапаскалів), а мого матеріалу майже 10», – інформує доктор Стшалковський.

Він підкреслює, що найважливіше співвідношення: міцність – теплопровідність. Чим нижча, тим краще. Тим кращий ізолятор матеріал. І чим вища міцність, тим вищі конструкції можна зводити з бетонних блоків.

Наприклад, газобетон 3 МПа має теплопровідність близько 0,14. Бетон-гел з подібними тепловими властивостями матиме міцність 7 МПа.

Дослідження густини різних типів бетону також підтверджують, що цей гелевий бетон має на 60-70 відсотків кращий коефіцієнт теплопровідності. «Результати дуже оптимістичні. При більшій кількості зразків результати можуть бути трохи іншими, але вже сьогодні ми знаємо, що різниця на користь гелевого бетону не складає кілька відсотків», – зазначає Стшалковський.

Коли гелевий бетон з'явиться на ринку?

Для подальших науково-дослідних робіт він отримав грант (понад 365 тис. злотих) у рамках 19-го конкурсу Sonata Національного наукового центру. Проєкт «Комплексні дослідження структури легких цементних композитів з високою пористістю – гелевий бетон» запланований на три роки. Реалізовуватиметься він чотиричленною командою, до складу якої входить інженер Агата Столярська, яка досліджуватиме стійкість нового матеріалу до впливу води.

Науковці з ЗУТ сподіваються, що після основних досліджень вдасться перейти до прикладних досліджень, співпрацювати з компаніями, які спеціалізуються на виробництві бетону. Впровадження гелевого бетону у масове виробництво буде можливе через кілька років. Стшалковський підкреслює, що новий матеріал набагато дешевший за так звані аерогелі, якими він займався під час докторської роботи.

«Аерогелі – дуже добрі теплоізолятори, набагато кращі, ніж, наприклад, пінополістирол, але вони дуже дорогі. Гелевий бетон буде дешевшим, оскільки виготовляється на основі звичайного крохмалю. Це може бути картопляний або кукурудзяний крохмаль», – пояснює Стшалковський.

За кошти, отримані від НЦН, він планує придбати, серед іншого, міксер з нагрівальним кожухом.

Проєкт, реалізований у ЗУТ, розширить наукові знання про легкі цементні композити в цивільній інженерії. Основними застосуваннями нового матеріалу будуть: блоки, цегла та інші збірні елементи, такі як перемички.