Исследовательская команда из Массачусетского технологического института вместе с коллегами упорно трудилась над решением одной важной проблемы: каким образом снизить содержание цемента в составе бетона, чтобы сократить затраты и вредные выбросы?
Вопрос актуальный, но отнюдь не новый. Уже давно известны добавки, такие как летучая зола, побочный продукт угольной энергетики, и доменный шлак, оставшийся от металлургической промышленности, которые применяются для уменьшения количества цемента в бетонных растворах. Но спрос на них превышает предложение, поскольку индустрия активно ищет способы снижения экологического следа, заставляя искать дополнительные решения. Команда столкнулась не с нехваткой вариантов, а наоборот — с огромным количеством возможных решений, среди которых трудно выбрать наиболее перспективные, пишет Tech Xplore.
Ученые воспользовались большими языковыми моделями, подобными современным чат-ботам, и разработали систему машинного обучения, способную анализировать и классифицировать материалы-кандидаты исходя из их физико-химических характеристик.
Изучив научные публикации и проанализировав свыше миллиона проб горных пород, специалисты смогли распределить рассматриваемые материалы на 19 категорий, охватывающих все разнообразие веществ — от биомасс и отходов добывающей отрасли до строительных обломков. Оказалось, что пригодные материалы распространены повсеместно, причем большинство из них легко включать в бетонные растворы путем простого измельчения. Это позволяет минимизировать эмиссии углекислого газа и экономить ресурсы без существенных затрат на дополнительную обработку.
«Один из примеров подходящих материалов — керамика. Керамическая черепица, кирпич, отходы гончарного дела — все эти материалы обладают высоким уровнем химической активности. Именно это характерно для античного римского бетона, в котором керамика использовалась для улучшения гидроизоляционных качеств конструкции. Я часто общался по этому поводу с профессором Адмиром Масичем, ведущим специалистом по изучению старинных видов бетона в Массачусетском технологическом институте», — отмечает руководитель исследования Соруша Махджуби.
Возможность повторного использования обычных бытовых предметов, включая керамику, и промышленных отходов, например пиритов, демонстрирует потенциал внедрения круговой экономики в производство стройматериалов. Перерабатывая вторичные материалы, которые иначе оказались бы на свалках, промышленность способна придать этим веществам новую жизнь в строительстве домов и инфраструктуре городов будущего.
Следующим этапом планируется совершенствование ИИ-системы оценки материалов, увеличив ее способность обрабатывать еще большее число вариантов, параллельно проверяя лучшие материалы-кандидаты опытным путем.
Ранее ученые создали «супердревесину». Она оказалась в 10 раз прочнее стали.
