Современная строительная индустрия стоит перед серьезным вызовом: как сделать модель потребления ресурсов в циркулярной, то есть максимально использовать старые отходы для новых деталей и конструкций. Традиционно бетонные элементы после сноса зданий подвергаются дроблению, что ведет к потере их структурной ценности.
Ученые показали, как использовать старые бетонные блоки в новых зданиях
Исследователи из Королевского технологического института (KTH), Швеция и Университета Тампере, Финляндия разработали систему оценки для повторного использования старых железобетонных изделий. Ученые доказали, что демонтированные плиты и балки могут надежно служить в новых зданиях еще от 50 до 100 лет, что радикально снижает углеродный след строительства и объем строительных отходов.
Сегодня здания не разбирают, а ломают, но при аккуратном разборе бетонные блоки можно использовать повторно. https://www.knockitdown.com/
Карбонизация — это естественный химический процесс, при котором углекислый газ из воздуха проникает в поры бетона и вступает в реакцию с его компонентами. Это приводит к снижению уровня щелочности (pH) материала. Пока среда внутри бетона остается сильнощелочной, стальная арматура защищена невидимой оксидной пленкой. Как только фронт карбонизации доходит до металла, защита исчезает, и при наличии влаги начинается ржавление. Новое исследование поясняет, что этот процесс не является приговором: правильная диагностика глубины проникновения CO2 и своевременная обработка поверхности «запечатывают» бетон, останавливая разрушение и позволяя конструкции безопасно эксплуатироваться повторно даже спустя 50 лет первичной службы.
При при сносе зданий сегодня образуется огромная масса бетонных отходов.
Но ученые из Швеции и Финляндии предложили принципиально иной подход, основанный на анализе данных реальных конструкций, демонтированных в скандинавских странах. Проблема долгое время заключалась в отсутствии надежных стандартов: существующие правила проектирования рассчитаны на новый материал, и инженеры опасались использовать старые блоки из-за рисков коррозии и износа.
Новая методика использует компьютерное моделирование и вероятностное прогнозирование, учитывая реальное состояние бетона после десятилетий эксплуатации. Это позволяет с высокой точностью определить остаточный ресурс каждой панели или балки, превращая строительный мусор в ценный ресурс. Работа опубликована в журнале Materials and Structures.
Защита бетона
Демо-павильон, построенный из утилизированных сборных элементов местных снесенных зданий. Павильон был спроектирован исследователями проекта и представлен на выставке 2022 года в Хельсингборге, Швеция.
Важнейшим аспектом работы стало изучение процесса карбонизации, который снижает защитные свойства бетона и открывает путь к коррозии стальной арматуры. Исследование показало, что условия эксплуатации играют решающую роль: перемещение плиты из сухого помещения на влажный воздух может ускорить разрушение, если не предпринять защитных мер.
Арлинд Дервишай, ведущий автор исследования из KTH, подчеркивает: «Сила этого исследования заключается в комплексном подходе. Предыдущие стандарты часто предполагали, что как только карбонизация достигает стали, срок службы закончен».
Новая модель учитывает не только начало коррозии, но и динамику её развития, а также влияние ремонта. Применение современных водоотталкивающих покрытий и силиконовых составов способно замедлить коррозионные процессы на 70%, гарантируя целостность здания на многие десятилетия. Работа ученых станет основой для создания национальных стандартов, которые позволят строителям уверенно использовать элементы старых перекрытий, колонн и лестниц в проектах будущего.