Специалисты Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН разработали композиционное вяжущее, способное заменить портландцемент — наиболее распространённый тип цемента для бетона и железобетона. Технология основана на переработке накопленных промышленных отходов и позволяет снизить экологическую нагрузку при производстве строительных материалов.
Для получения альтернативного вяжущего учёные использовали гранулированный медно-никелевый шлак предприятия Кольская ГМК и золу уноса Апатитской ТЭЦ — оба вида отходов образуются на предприятиях Мурманской области. В качестве щелочного активатора применили жидкое стекло.
Компоненты предварительно активировали в планетарной мельнице, затем смешивали в различных пропорциях: содержание шлака варьировалось от 0 до 100% с шагом 20%. После добавления жидкого стекла формировали образцы и проводили испытания на прочность.
Наилучший состав и его характеристики
Максимальную прочность показал состав с содержанием 80% шлака и 20% золы, получивший обозначение AACNS-80. Прочность на сжатие достигла 99,9 МПа, что сопоставимо с лучшими марками бетона. По мнению разработчиков, такие характеристики позволяют рекомендовать материал для применения в строительстве, а также для закладки выработанных пространств в рудниках.
Министерство науки и высшего образования РФ подчеркнуло, что композиционное вяжущее обладает рядом преимуществ: при производстве утилизируются два вида промышленных отходов, а отсутствие высокотемпературного обжига резко снижает углеродный след процесса. Технология открывает путь к циркулярной экономике в строительной отрасли, превращая отходы в ресурсы и встраивая производство в решение экологических задач.
Ограничения и задачи для внедрения
Вместе с тем применение новой технологии сопряжено с рядом ограничений. Система «порошок плюс жидкий активатор» требует точного дозирования и пока менее удобна для массового строительства по сравнению с традиционным цементом. Долговечность материала и его поведение в различных климатических условиях нуждаются в дополнительных испытаниях.
В ведомстве отметили, что предстоит адаптация технологии к промышленным условиям и разработка рецептур, совместимых с существующими строительными практиками. Необходимо также введение соответствующей нормативной документации, которая для щелочно-активированных вяжущих материалов на сегодняшний день практически отсутствует.