В связи с усилением глобального изменения климата и учащением экстремальных погодных явлений эрозия почвы становится всё более серьёзной проблемой, угрожающей экологической обстановке и безопасности инфраструктуры во всём мире. В этом контексте инновационный материал, называемый бетонным полотном для противоэрозионной защиты (ECCC), постепенно становится объектом внимания инженеров и специалистов по охране окружающей среды. В данной статье будут всесторонне проанализированы характеристики, области применения, экологические преимущества и тенденции будущего развития этого революционного материала, что позволит читателям получить полное представление об этой передовой технологии.

  Бетонное полотно для борьбы с эрозией（https://www.cggeosynthetics.com/cement-blanket/canvas-concrete-0.html） — это композитный материал, который сочетает в себе традиционную технологию бетона с гибким текстилем, полностью устраняя ограничения и высокую стоимость традиционных методов борьбы с эрозией. С точки зрения материаловедения ECCC состоит из трехслойной структуры: верхний слой представляет собой водонепроницаемую полиэтиленовую пленку, средний слой представляет собой волокнистую матрицу, содержащую специальную долю цементной смеси, а нижний слой представляет собой биоразлагаемую дышащую ткань. Марк Хоффман, директор по исследованиям и разработкам Concrete Canvas UK, объяснил: «В отличие от традиционного бетона, ECCC остается гибким в сухом состоянии, его можно свернуть и транспортировать, как холст. При контакте с водой компонент цемента подвергается реакции гидратации, образуя слой пористого бетона с одинаковой толщиной и хорошей воздухопроницаемостью в течение 24 часов, с прочностью более 13 МПа. Эта уникальная характеристика фазового перехода позволяет ECCC сочетать преимущества прочности традиционного бетона с удобством строительства текстильных материалов.

 Традиционные методы борьбы с эрозией в основном включают защиту склонов каменной кладкой, заливку бетона, геотекстильное покрытие и т. д. Эти методы, как правило, имеют такие проблемы, как длительный период строительства, значительное нарушение окружающей среды и высокая стоимость.

Появление бетонного полотна, противоэрозионного контроля, привело к технологическому прорыву в нескольких измерениях:

 1. Революция в строительных технологиях

    ECCC использует концепцию «формования на месте», которая полностью исключает такие сложные процессы, как смешивание, транспортировка, заливка и выдерживание бетона. Строителям остаётся только уложить рулонный материал на обрабатываемую поверхность и распылить необходимое количество воды.

  2. Улучшение экологической адаптивности

Традиционные бетонные покрытия сложно равномерно укладывать на сложных рельефах, в то время как ECCC отлично сцепляется с поверхностями различной неровности. Кеничи Танака, директор Инновационного центра компании Hanshin Expressway Company в Японии, отметил: «При восстановлении склонов после ливня в Западной Японии в 2018 году ECCC хорошо показал себя на крутых склонах более 45 градусов, чего сложно добиться традиционными методами».

  3. Экологичность конструкции

Пористая структура ECCC позволяет корням растений проникать внутрь, а уровень pH поверхности регулируется для лучшего роста растений. Исследования Берлинского технического университета (Германия) показывают, что скорость восстановления растительности на склонах, обработанных ECCC, в 3–5 раз выше, чем при использовании традиционного бетона, а индекс биоразнообразия увеличивается более чем на 60%.

Уникальные эксплуатационные характеристики бетонного полотна для контроля эрозии продемонстрировали его исключительную ценность в различных областях. 

 Вот несколько типичных сценариев применения:

   1. Защита рек и набережных

     ECCC широко используется для берегоукрепления в рамках проекта «Дельта Нидерландов». Его преимущество заключается в способности противостоять эрозии под действием потока воды со скоростью 5 м/с и более, а воздухопроницаемая конструкция нижнего слоя обеспечивает обмен грунтовых вод, предотвращая эффект «экологической изоляции», характерный для традиционных бетонных насыпей. Данные мониторинга показывают, что популяция рыбы на участках реки, где используется ECCC, на 47% выше, чем при использовании традиционных бетонных насыпей.

   2. Экологическая реставрация шахт

     Компания Codelco, чилийская национальная медная компания, внедрила ECCC в рекультивацию открытых медных рудников для решения проблемы кислотной эрозии в хвостохранилищах с высоким содержанием серы. Щелочной нейтрализатор, добавляемый в ECCC, позволяет непрерывно регулировать значение pH, а в сочетании с растительностью на поверхности почвы может повысить скорость связывания тяжелых металлов более чем на 90%.

   3. Защита транспортной инфраструктуры

     Железная дорога Цинхай-Тибет в Китае использует ECCC для защиты откосов дорожного полотна на участках вечной мерзлоты, что снижает тепловое нарушение нижележащей вечной мерзлоты и уменьшает возникновение трещин на 75% по сравнению с традиционными методами. Департамент транспорта Калифорнии также включил ECCC в список предпочтительных решений для сейсмического укрепления откосов шоссе.

   4. Защита береговой линии

В программе «Живая морская стена», запущенной Мальдивами в 2019 году, ECCC использовался в качестве субстрата для прикрепления личинок кораллов. Микроструктура его поверхности специально разработана для среды обитания морских организмов, и мониторинг показывает, что уровень биологического покрытия достиг 65% в течение 18 месяцев, что значительно превышает 20% у традиционных волнорезов.

С точки зрения оценки жизненного цикла (LCA) бетонное полотно для контроля эрозии демонстрирует существенные экологически безопасные характеристики:

   1. Сокращение выбросов углекислого газа:Согласно исследованию Имперского колледжа Лондона, выбросы углерода ECCC на квадратный метр составляют 12 кг CO2e, что составляет всего одну треть от выбросов традиционного бетона. Если 10% глобальных проектов по борьбе с эрозией перейдут на ECCC, годовое сокращение выбросов может достичь 8 миллионов тонн.

  2. Повышение эффективности использования ресурсов:Средняя толщина ECCC составляет всего 10–25 мм, а расход материала составляет 1/10 от расхода, получаемого традиционными методами. В проекте по очистке реки Ганг в Индии использование ECCC позволило сэкономить 2,3 миллиона тонн щебня.

  3. Сохранение биоразнообразия:Национальный парк Крюгера в Южной Африке использует ECCC для создания миграционных путей животных, что увеличивает богатство окружающих растительных сообществ на 40% благодаря их воздухопроницаемости и нейтральному значению pH.

Экономические выгоды столь же значительны:

    1. Экономия затрат на установку 30–70 %

    2. Цикл обслуживания продлен до 15-20 лет

    3. Сокращение потребности в рабочей силе на 80%

    4. Сократите инвестиции в оборудование на 60%

 Бетонное полотно, противоэрозионное（https://www.cggeosynthetics.com/cement-blanket/canvas-concrete-0.html） представляет собой важный прорыв в разработке материалов для гражданского строительства в направлении высокой эффективности, экологичности и интеллекта. Это не просто новый продукт, но и воплощение инженерной философии «гармоничного сосуществования человека и природы». С постоянным совершенствованием технологий и накоплением опыта применения ожидается, что ECCC станет одним из стандартных решений для глобального предотвращения и контроля эрозии почв, предоставляя мощные инструменты для решения проблемы изменения климата и защиты экологической среды. Как заявила Мария Иванова, эксперт Программы ООН по окружающей среде, «Инновационные технологии, такие как ECCC, будут играть решающую роль в достижении цели SDG15 (наземная биота). Они доказывают, что защита окружающей среды и экономическое развитие могут быть идеально объединены, что является победой человеческой инженерной мудрости».