Термин "быть экологически чистым" становится популярным с каждым днем не только из-за ажиотажа вокруг него с "экологически чистой" продукцией, но и потому, что это один из глобальных вызовов, стоящих перед всем миром на сегодняшний день. Многие эксперты предсказывали, что так называемое "изменение климата", вызванное человеческими усилиями, может привести к настоящим катастрофам. На самом деле, это правда. Миллионы фактов и доказательств указывают  на то, что люди неправильно относятся к окружающей среде. Таким образом, возникает логический вопрос: как мировое сообщество реагирует на эту проблему? В принципе, это привело к тому, что родился так называемый "социальный и экологический активизм". А как насчет научных сообществ во всем мире? Сегодня многим образовательным учреждениям предоставлено право проводить определенные виды исследований с целью предотвращения использования окружающей среды или снижения уровня рисков.

В настоящее время ассистент профессор Школы инженерии и цифровых наук Назарбаев Университета, Сунг Во Мун проводит научно-исследовательский проект под названием "Разработка устойчивой и инновационной технологии улучшения грунта с помощью экологически чистых низкоуглеродных быстротвердеющих цементов в Казахстане".

"Цементирование, как естественным, так и искусственным способом, даже в небольших количествах, имеет тенденцию изменять характеристики поведения почвы и улучшать ее прочность. Искусственное цементирование, осуществляемое путем смешивания на месте, может значительно улучшить свойства мягкой почвы. Например, оно применяется для стабилизации грунта, армирования колонн в мягких грунтах, в качестве гравитационных композитных конструкций, сжижения и внутри грунтовых барьеров для отсечения просачивания. Исследования цементирования в лабораторных условиях обычно проводятся либо для понимания эффекта естественного цементирования в полевых условиях, либо для установления проектных критериев стабилизации цемента. Следовательно, эффект цементирования необходимо учитывать при проектировании фундамента, анализе динамической реакции грунта и оценке проблем устойчивости", - говорит профессор.

Профессор Сунг объясняет, что обычный портландцемент (OPC) является наиболее часто используемым вяжущим материалом, так как для изучения поведения цементирующего вещества были проведены обширные исследования. Обработанный OPC песок демонстрирует более высокую прочность, улучшенную стойкость к разжижению, пониженную проницаемость и сжимаемость. Механические свойства почвы улучшаются за счет гидратации OPC водой, доступной вокруг и в пустотах геоматериала. Гидратация OPC включает в себя преобразование силикатов кальция в силикатные гидраты кальция (CSH) и гидроксид кальция (Ca(OH)2), при этом CSH отвечает за долгосрочную прочность, а также преобразование алюминатов кальция в алюминатные гидраты кальция (CAH), отвечающие за кратковременную прочность и стабильность размеров (Тейлор, 1997). Эти цементирующие материалы связывают зерна почвы для улучшения прочности на сдвиг, проницаемости и сжимаемости почвенных смесей. Углеродный след обычных OPC требует обнаружения альтернативной примеси вяжущего, которая оказывает меньшее воздействие на окружающую среду. Для выполнения обязательств по Киотскому протоколу, Казахстан согласился сократить выбросы углекислого газа на 15% к 2020 году и на 25% к 2050 году, по сравнению с уровнем 1992 года (Национальная концепция перехода к зеленой экономике до 2050 года, 2013). Сульфоалюминат кальция (CSA) является новой альтернативой, которая была изучена в отношении применения конкретных технологий. Использование CSA для геотехнического улучшения почвы до сих пор не исследовалось. По сравнению с применением бетонных технологий, геотехнические области применения, такие как мелиорация или мелиорация земель, как правило, требуют гораздо более высокого соотношения воды и цемента. Кроме экологически чистых характеристик, ожидается, что грунт, обработанный CSA, имеет более высокий прирост начальной прочности, чем обычный OPC, из-за композиционной характеристики CSA. В долгосрочной перспективе использование CSA в геотехнических проектах поможет нам перейти к более устойчивому подходу к снижению углеродного следа.

Влияние на науку

Стабилизация цемента - одна из наиболее распространенных в мире работ по благоустройству территории. К примеру, в Сингапуре широко распространено месторождение мягкой глины, в основном морской, которое характеризуется низкой прочностью и высокой сжимаемостью. Несмотря на неблагоприятные условия, из-за ограниченности площадей широко практикуются работы по прокладке тоннелей и подземные работы. Кроме того, в Казахстане спроектированы и построены многочисленные подземные космические работы, которые могут привести к деформациям грунта, большим поселениям и обрушению фундамента, особенно в мягких грунтах. Тяжелые движения грунта могут не только повлиять на поддерживаемую им конструкцию, но и повлиять на окружающие здания в связи с близким расположением конструкции. Поэтому для улучшения морских глинистых отложений обычно используются вяжущие добавки. Кроме того, отложение рыхлого песка можно улучшить с помощью искусственного цементирования, которое направлено на то, чтобы избежать разрушения, связанного с устойчивостью склона и разжижением грунта.

Цель исследования заключается в изучении эффективности применения сульфоалюминат кальция (CSA) в геотехнических областях применения, особенно в области улучшения грунта, обработанного цементом. Углеродный след широко используемого обычного портландцемента (OPC) намного выше, чем сульфоалюминат кальция(CSA), который рассматривается в качестве новой альтернативы с меньшим углеродным следом в отношении глобального потепления и изменения климата.