Ученые Южного федерального университета (ЮФУ) разработали программу, которая позволяет подбирать оптимальные составы экологичного бетона для 3D-печати зданий. Алгоритм учитывает максимальное использование строительных отходов при сохранении высокой прочности материала.

Как работает новый подход

Основная цель исследования — найти баланс между экологичностью и механическими свойствами бетона. Особое внимание уделяется требованиям, предъявляемым к материалам для 3D-печати: смесь должна легко проходить через сопло, равномерно выдаваться и сразу после укладки сохранять форму, выдерживая вес последующих слоев.

Ведущий научный сотрудник ЮФУ Екатерина Кравченко пояснила, что при оценке качества бетона для печати важно учитывать не только финальную прочность, но и его поведение в процессе непрерывной печати, а также качество сцепления между слоями и зависимость механических характеристик от направления нагрузки.

Экономия ресурсов и снижение отходов

Программа позволяет заменить часть первичных природных компонентов — например, песка — на переработанные строительные отходы. Это способствует снижению добычи природных ресурсов и возвращению отходов в производственный цикл.

Исследователи отмечают, что алгоритм значительно ускоряет разработку новых составов, сокращает количество необходимых лабораторных испытаний и уменьшает время на подбор оптимальной смеси.

Где можно применять такой бетон

• внутренние перегородки
• фасадные элементы
• малые архитектурные формы (клумбы, скамейки)
• неструктурные компоненты малоэтажных зданий

Баланс экологии и надежности

Заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ Татьяна Минкина объяснила, что алгоритм использует машинное обучение для нахождения компромисса: максимально увеличить долю вторичного сырья без значительной потери прочности.

«С одной стороны, мы стремимся минимизировать потребление природного песка. С другой — обеспечить, чтобы материал оставался надежным и долговечным», — добавила она.

Перспективы развития

В ближайшие годы ученые планируют расширить работу над экологичными материалами для 3D-печати, включая проекты городской инфраструктуры и вертикального озеленения.

«Мы хотим сделать города более зелеными — не только за счет увеличения площади растительности, но и за счет применения низкоуглеродных технологий и экологичных материалов при возведении конструкций», — подчеркнула Минкина.

Разработка выполнена при поддержке программы «Приоритет-2030» Южного федерального университета.

По материалам: Ria.ru