Дешевый самоочищающийся бетон разработали в Челябинске

Прочный и дешевый бетон с функцией самоочистки изобрели ученые Южно-Уральского госуниверситета. Добавив в стандартную смесь инновационный порошок, они заметно улучшили свойства этого востребованного строительного материала, сообщила пресс-служба вуза.

Прочность и способность к самоочистке бетон получает благодаря анатазу — достаточно редкому минералу, представляющему собой природный диоксид титана. В ЮУрГУ придумали осадить дорогой анатаз на дешевый микрокремнезем — распространённый отход металлургического производства.

Ученые Южно-Уральского госуниверситета разработали анатаз-кремнеземистую добавку для самоочищающихся материалов на основе цемента. Благодаря такой добавке фасадная и тротуарная плитка станет дешевле в полтора раза и прочнее.

Бетонные строительные материалы обретают свойства самоочищения и особую прочность благодаря добавлению в их состав фотоактивного анатаза — особой формы оксида титана, который в природе встречается редко, добывается трудно и стоит дорого; из-за такого компонента помимо роста стоимости итогового продукта увеличивается и количество технологических операций при его изготовлении. Исследователи кафедры строительных материалов и изделий ЮУрГУ осадили дорогой анатаз в составе самоочищающихся материалов на дешевом микрокремнеземе.

«В своем эксперименте мы осаждали анатаз на микрокремнеземе, микрокремнезем — это побочный продукт металлургической промышленности, — рассказала профессор кафедры Тамара Черных. — Его вообще сам по себе добавляют в бетоны для повышения прочности и морозостойкости. Кремнезема мы использовали в чуть большем отношении к анатазу, за счет чего сэкономили на его использовании в составе самоочищающихся материалов. Анатаз мы распределяем тонким слоем по поверхности каждой частички микрокремнезема, потому что все равно работает только верхний ее слой; тогда почему бы не заменить внутренний объем добавки более дешевым, но таким же эффективным компонентом, как микрокремнезем?»

Самоочищающиеся штукатурка, отделочная плитка для фасадов и даже тротуарные плитки с анатаз-кремнеземистой добавкой не загрязняются со временем. Они чистят воздух вокруг своей поверхности, разлагая угнетающие когнитивные способности человека оксиды азота и органические загрязнители на безопасные компоненты. Со временем экологическая функция таких материалов не снижается, поскольку они самоочищаются при дожде. Однако для полноценного самоочищения необходимо воздействие на фоточувствительный материал солнечного света, который запускает реакцию разложения загрязнителей.

В 2024 году при научно-исследовательском сопровождении Южно-Уральского государственного университета на базе завода «ЗенитЧерноземье» был реализован первый в России объект мощения с применением фотокаталитического бетона. Инновационное покрытие было уложено на пешеходной зоне у входа во Дворец творчества детей и молодежи в Воронеже (площадь Детей, 1).

Этот пилотный проект стал важным шагом в развитии экологичных технологий: материал очищает воздух от вредных примесей под воздействием солнечного света, что открывает новые перспективы для устойчивого развития городской среды. Исследователи работают над упрощением технологии получения добавки и над модификацией самоочищающегося материала для внутренней отделки помещений, который будет работать и при искусственном освещении.

Строительный экоматериал челябинских ученых уникален своей дешевизной (как минимум в полтора раза дешевле) и универсальностью, поскольку анатазо-кремнеземная добавка применима для всех видов цементных материалов.