Команда исследователей из MIT и компании Olivetti Group представила новый алгоритм машинного обучения, способный находить альтернативные материалы для замены цемента в составе бетона. Цель исследования — сократить использование цемента, что позволит снизить как расходы, так и выбросы углекислого газа при производстве бетона.
Как это работает
Разработанный алгоритм на базе искусственного интеллекта способен анализировать сотни тысяч страниц научной литературы, выявлять потенциальные заменители цемента и оценивать их эффективность на основе химических и физических свойств.
Система анализирует два ключевых показателя:
- Гидравлическую активность — способность материала твердеть при взаимодействии с водой, аналогично цементу.
- Пуццолановую активность — реакцию с гидроксидом кальция, образующимся в процессе твердения, что со временем повышает прочность бетона.
Алгоритм помогает находить баланс между этими свойствами в составах, чтобы обеспечить прочность и долговечность конечного продукта.
Зачем это нужно
Цемент является важнейшим компонентом бетона, но его производство сопровождается значительными выбросами парниковых газов. Во всём мире растёт спрос на устойчивые альтернативы, такие как зола уноса или доменный шлак. Однако ресурсы этих материалов ограничены, а потребность в бетоне — огромна.
ИИ помогает решить эту проблему за счёт ускоренного анализа и отбора материалов, которые могут быть использованы без сложной переработки. Например, керамика — старая плитка, кирпичи, глиняные изделия — показала высокую реактивность и может частично заменить цемент. Подобные компоненты использовались даже в древнеримском бетоне, придавая ему водостойкость.
Учёные планируют усовершенствовать алгоритм, расширив его возможности по анализу новых материалов. Это поможет промышленности проектировать более экологичные бетонные смеси, не жертвуя при этом прочностью или безопасностью.
«Бетон — основа всей современной инфраструктуры. ИИ позволяет нам переосмыслить его состав с точки зрения устойчивости», — отметил Рэндольф Керчейн, соавтор исследования и директор MIT Concrete Sustainability Hub.
Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications Materials.
