Грязь вместо бетона: простой материал из земли и отходов подвигает цемент с пьедестала

В строительной отрасли всё чаще обсуждают способы сократить углеродные выбросы и уменьшить зависимость от энергоёмких материалов. На этом фоне группа инженеров из Австралии представила неожиданное решение, которое может изменить сам подход к возведению малоэтажных зданий. Исследователи из Университета RMIT создали новый строительный материал, основанный на трёх компонентах — почве, воде и переработанном картоне. Такой состав одновременно снижает стоимость строительства, уменьшает вред для экологии и расширяет перечень доступных материалов для стран с ограниченными ресурсами.

Почему обычный цемент становится проблемой

Цемент, являющийся основным связующим элементом бетона, — один из самых углеродоёмких материалов в мире. По данным Агентства по охране окружающей среды США, его производство ежегодно генерирует около 8 % глобальных выбросов CO₂. Это ставит под сомнение устойчивость современных технологий строительства, которые всё ещё зависят от цемента, несмотря на десятилетия поисков альтернатив.

Именно поэтому разработка материала CCRE (трамбованная земля с картонной опалубкой) привлекла столько внимания. Он сочетает в себе уплотнённую почву и переработанные картонные трубки, что позволяет сформировать прочную конструкцию без использования цемента. Исследователи утверждают, что углеродный след такого решения в четыре раза ниже, чем у бетона, а итоговая стоимость оказывается почти втрое меньше.

Как работает технология CCRE

CCRE использует подход, в основе которого лежит традиционная трамбовка грунта. Этот метод применяли ещё тысячи лет назад, но современные требования к прочности вынудили строителей добавлять цемент. Это делало материал менее экологичным, хотя уплотнённая земля сама по себе обладает высоким потенциалом теплоёмкости и устойчивости.

Инженеры RMIT обнаружили: если уплотнённую смесь обернуть в картонные цилиндры, её прочность значительно возрастает, а необходимость в цементе исчезает. Цилиндрическая форма позволяет перераспределять нагрузку и предотвращать трещины.

"При современном строительстве из утрамбованной земли грунт уплотняется с добавлением цемента для повышения прочности. Использование цемента является чрезмерным, учитывая естественную толщину стен из утрамбованной земли", — сказал ведущий автор исследования Цзямин Ма.

Такой подход делает материал полностью перерабатываемым. Картонные трубки можно заменить, а земляную смесь — повторно использовать. Это особенно важно для регионов, где строительные отходы создают серьёзную нагрузку на окружающую среду.

Экологическое воздействие и доступность сырья

Только в Австралии ежегодно выбрасывают более 2,2 млн тонн бумаги и картона. Использование даже небольшой части этих отходов для строительных целей способно снизить нагрузку на полигоны и улучшить экологический баланс.

Помимо низкого углеродного следа, CCRE отличается удобством в транспортировке. Поскольку почти всё сырьё можно добыть прямо на месте, перевозить приходится лишь картонные трубки. Это существенно снижает логистические расходы.

"Вместо того чтобы перевозить тонны кирпичей, стали и бетона, строителям нужно будет привозить только лёгкий картон, поскольку почти все материалы можно получить на месте", — отметил автор исследования, почётный профессор Йи Минь "Майк" Се.

Где материал может оказаться особенно полезным

CCRE привлекает внимание стран с жарким климатом и ограниченными ресурсами. Земляные конструкции обладают высокой теплоёмкостью и способны регулировать температуру в помещении без применения кондиционеров.

Как подчёркивает Ма, такая конструкция снижает нагрузку на инженерные системы и позволяет экономить энергию. В условиях изменения климата это становится одним из ключевых преимуществ материала.

Высоту и прочность стен можно варьировать за счёт изменения толщины картонных форм. Для задач повышенной сложности инженеры протестировали усиленную версию с добавлением углеродного волокна. Испытания показали прочность, сравнимую с современным бетоном, что открывает путь для использования материала в разных строительных категориях.

Таблица сравнение

Советы шаг за шагом

1. Подготовить картонные трубки нужного диаметра.

2. Смешать местную почву с водой до получения плотной массы.

3. Заполнить формы слоями, уплотняя каждую часть.

4. Дать конструкции высохнуть и снять опалубку, если это предусмотрено проектом.

5. При необходимости добавить армирование — углеродное волокно или аналогичные решения.

6. Собрать модульные элементы в единую конструкцию.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: использовать цемент без необходимости.
 Последствие: увеличение выбросов и стоимости.
 Альтернатива: CCRE с переработанным картоном.

• Ошибка: перевозить строительные материалы на большие расстояния.
 Последствие: рост логистических расходов.
 Альтернатива: использовать местную почву и лёгкие картонные формы.

• Ошибка: игнорировать утилизацию отходов.
 Последствие: переполненные полигоны.
 Альтернатива: переработанные бумажные материалы в строительстве.

А что если…

Если бы развитые страны начали массово использовать CCRE при возведении малоэтажных зданий, потребность в цементе могла бы заметно снизиться. Это повлияло бы на глобальные выбросы и изменила бы всю строительную цепочку — от добычи сырья до транспортировки материалов.

Таблица плюсы и минусы

FAQ

Как выбрать подходящее применение CCRE?
Материал оптимален для малоэтажных зданий, хозяйственных построек, временных объектов и регионов с жарким климатом.

Сколько стоит строительство с CCRE?
По данным исследователей, применение материала обходится в 2-3 раза дешевле аналогичных конструкций из бетона.

Что лучше — бетон или CCRE?
Для крупных капитальных сооружений бетон всё ещё незаменим, но для экологичных малоэтажных объектов CCRE предлагает уникальное сочетание цены и устойчивости.

Мифы и правда

Миф: земляные конструкции слишком непрочные.
Правда: при использовании картонной опалубки и армирования их прочность сопоставима с бетоном.

Миф: такой материал нельзя применять в современных проектах.
Правда: технология уже готова для пилотных внедрений.

Миф: переработанный картон быстро разрушается.
Правда: в составе CCRE он служит стабилизирующим элементом и не контактирует с влагой после высыхания смеси.

Сон и психология

Материалы, созданные буквально "из земли", вызывают у человека чувство естественности и безопасности. Исследования отмечают, что жильё с естественной теплоёмкостью способствует более стабильному сну и снижает уровень стресса, особенно в жарком климате.

Исторический контекст

1. Древние цивилизации использовали трамбованную землю для стен и крепостей.

2. В XX веке технологии сместились в сторону цементных материалов.

3. Сегодня начинается новый этап — возврат к природным материалам в сочетании с инновациями.

Такой подход показывает, как простые локальные материалы могут стать основой для устойчивого строительства. CCRE помогает переосмыслить роль природных ресурсов и открывает путь к более экологичному будущему в архитектуре. Источник: ScienceDaily.