От отходов к прочности: в ЮФУ нейросеть подбирает идеальный состав бетона для 3D‑печати

Учёные Южного федерального университета создали интеллектуальный алгоритм, который формирует рецептуру бетона из строительных отходов, сохраняя высокую прочность материала. Технология помогает сократить использование природного сырья и ускорить разработку смесей для 3D‑строительства. Рассказываем, как нейросеть находит баланс между экологичностью и надёжностью и где можно применять такие материалы.

В Южном федеральном университете представили инновационное решение для «зелёного» строительства — нейросеть, которая подбирает оптимальный состав бетона, пригодного для 3D‑печати. Ключевая особенность разработки — активное использование строительных отходов: алгоритм позволяет заменять часть природного песка вторичным сырьём, не жертвуя прочностными характеристиками материала.

Перед исследователями стояла непростая задача: добиться баланса между экологическими целями и эксплуатационными свойствами бетона. Для 3D‑печати требования к смеси особенно строгие: она должна свободно проходить через сопло принтера, сохранять форму сразу после нанесения и выдерживать вес последующих слоёв. Как пояснила Екатерина Кравченко, руководитель Центра Компетенций Циркулярных Биоматериалов и ведущий научный сотрудник ЮФУ, при подборе состава важно учитывать не только итоговую прочность, но и сцепление между слоями, а также то, как направление нагрузки влияет на механические свойства конструкции.

Благодаря машинному обучению процесс создания новых рецептур заметно ускоряется: сокращается число лабораторных тестов, снижаются затраты на сырьё, а доля первичных природных ресурсов в составе смеси становится меньше. По словам профессора Татьяны Минкиной, заведующей кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ, именно искусственный интеллект помогает найти компромисс: включить в смесь максимально возможное количество переработанных материалов, сохранив при этом необходимую надёжность.

Полученные составы подходят для печати разнообразных элементов: от внутренних перегородок и фасадных деталей до малых архитектурных форм — например, клумб, лавочек и отдельных неструктурных частей малоэтажных зданий.

В перспективе учёные намерены развивать направление экологичных строительных материалов, в том числе для проектов вертикального озеленения. Как отметила Татьяна Минкина, цель команды — способствовать «озеленению» городов сразу по двум направлениям: увеличивать количество зелёных насаждений и активнее внедрять в строительство низкоуглеродные технологии и материалы с минимальным воздействием на окружающую среду.

Разработка выполнена в рамках федеральной программы «Приоритет‑2030» (нацпроект «Молодёжь и дети») ЮФУ.