Материалы · Графен№ 05Информационная записка
Графен в бетоне
Бетон, раствор и железобетонные изделия. Выпуск подготовлен на основе рецензируемых публикаций и реализованных промышленных проектов.
Почему производители бетона и ЖБИ стоят на пороге крупнейшего изменения рецептуры за последние 100 лет.
Графен – лист чистого углерода толщиной в один атом. В бетоне он работает не как замена цемента или заполнителя, а как микроскопические строительные леса для самого процесса твердения.
При затворении цемента водой образуются кристаллы гидросиликата кальция – именно они создают прочность бетона. Графеновые частицы, равномерно распределённые в этой массе, служат готовыми центрами зародышеобразования для этих кристаллов и одновременно физически заполняют микропоры и пустоты, которые обычно остаются в структуре застывшего камня.
Результат – более плотная, однородная и менее пористая микроструктура при той же рецептуре. Отсюда практический эффект: графен не заменяет цемент, он позволяет получить тот же или лучший результат при меньшем его количестве, потому что использует имеющийся цемент эффективнее.
Что графен даёт именно бетону
И чем это подтверждено. Все процентные показатели ниже приведены с условиями эксперимента и указанием источника – для самостоятельной проверки.
Southern Quarter: пол без стальной арматуры
Британская добавка Concretene – разработка Nationwide Engineering совместно с Graphene Engineering Innovation Centre Манчестерского университета – применена при заливке напольной плиты спортивного комплекса Southern Quarter в Эймсбери. Результат: удаление 30% объёма материала и полный отказ от стальной арматуры в плите пола при сохранении требуемой прочности и целостности конструкции [6, 7]. Это не лабораторный образец: здание построено, введено в эксплуатацию и используется как «живая лаборатория» для долгосрочного мониторинга.
Как графен попадает в бетон
Интеграция графена не требует нового оборудования или переобучения персонала на этапе дозирования и укладки – сама Concretene подчёркивает это как одно из ключевых преимуществ технологии [8].
- 01Готовая жидкая добавкаГрафеновая дисперсия добавляется в бетономешалку на этапе затворения – тем же способом, что стандартные суперпластификаторы или ускорители твердения, без изменения техпроцесса.
- 02Функционализированный порошок GOВводится напрямую в сухую смесь либо предварительно диспергируется в воде затворения перед смешиванием с цементом.
- 03Интеграция на этапе производства цементаДля крупных производителей возможна интеграция графена непосредственно в производственный цикл цемента, а не только в бетонную смесь на объекте.
Рабочая дозировка – 0,03–0,5% от массы цемента, с чётко выраженным оптимумом
Под графеновый бетон создан отдельный бизнес
Concretene – не исследовательский проект и не побочная линейка, а самостоятельная компания, единственный бизнес которой – графеновая добавка для бетона [8, 9]. Выросла из работы Nationwide Engineering и Манчестерского университета.
Третий случай в нашем цикле – после Graphenstone в красках и Graphenano Composites в композитах – когда инвесторы и отраслевые игроки делают ставку не на нишевую добавку, а на отдельный бизнес вокруг графена.
- 01£3,5 млн посевных инвестиций от LocalGlobe, октябрь 2022 г.
- 02Партнёрства с капиталом Arup и Black Swan Graphene
- 03~£2 млн госфинансирования Великобритании на три проекта, 2023 г.
- 04Сборный ЖБИ с Roger Bullivant, шпалы с Global Centre for Rail Excellence
Масштаб регуляторного давления
Цемент – прямая мишень климатического регулирования
Цементная промышленность – третий по величине антропогенный источник выбросов. Это делает декарбонизацию бетона не добровольной инициативой, а прямой мишенью климатического регулирования: углеродные налоги и требования по embodied carbon в госзакупках и инфраструктурных тендерах.
Графен – один из немногих материалов, способных одновременно сократить расход цемента и выбросы CO₂, повысить прочность, а не просто сохранить её, и не требовать замены оборудования замеса и укладки.
Что это значит для вашего бизнеса
Экономия цемента, а не удорожание
Добавка в сотых долях процента даёт ту же марочную прочность при меньшем расходе цемента – самой дорогой и углеродоёмкой части рецептуры.
Низкий барьер входа
Дозирование – как у суперпластификатора: без нового оборудования и переобучения персонала. Нужен подбор дозировки под рецептуру и заполнитель.
Ответ на углеродное регулирование
Требования по embodied carbon уже входят в госзакупки и инфраструктурные тендеры. Графеновая линейка – готовый аргумент в таких конкурсах.
Есть работающая бизнес-модель
Concretene – не пилот, а компания с венчурными инвестициями, партнёрствами и построенным объектом: риск «не масштабируется» снят.
Резюме для принятия решения
- Что даёт бетону физически
- Центры нуклеации кристаллов гидросиликата кальция и заполнение микропор – более плотная структура при меньшем расходе цемента
- Насколько подтверждено
- Публикациями с конкретными числами: +17,9–77,7% на сжатие, +23–75% на изгиб, до −446 кг CO₂ на тонну цемента – и построенным зданием в Эймсбери
- Как вводится в продукт
- Жидкая добавка на этапе затворения, порошок в сухую смесь или интеграция в производство цемента – без нового оборудования
- Кто уже это делает
- Concretene (Великобритания) – £3,5 млн от LocalGlobe, партнёрства с Arup и Black Swan Graphene, проекты в ЖБИ и шпалах
- Почему это не мода
- Цементная отрасль – третий источник антропогенных выбросов CO₂; давление по декарбонизации строительства нарастает во всех развитых юрисдикциях
Проверить самостоятельно
Записка подготовлена на основе открытых научных публикаций (Springer Nature Link, Nature Scientific Reports, ScienceDirect), а также официальных материалов Университета Манчестера и компании Concretene. Ссылки приведены по состоянию на август 2026 г.
Рецензируемые научные публикации5
- [1]Reinforced Concrete with Graphene Oxide: Techno-Economic Feasibility for Reduced Cement Usage and CO₂ Emissions
Дозировка GO 0,1% массы цемента: +17,92% на сжатие, +74,78% на изгиб; обзорные данные – до +77,7% на сжатие при 0,03–0,06%. International Journal of Concrete Structures and Materials, Springer, 2025.
- [2]Integrating Graphene Oxide for the Design of Low-Carbon Concrete
Прочность на сжатие бетона классов G32–G65 с оксидом графена: +38–45% и +25–29%. Springer Nature Link.
- [3]Evaluation of Compressive and Splitting Tensile Strength
Дозировка GO 0,08%: +22,71% на сжатие, +23,37% на раскалывание при растяжении на 28-е сутки. ICCSTE 2025, Avestia Publishing.
- [4]Investigating the structural performance of graphene nanoparticles infused reinforced concrete
Железобетон с GNP: +40% на сжатие, +27% на растяжение, +47% ударной вязкости; потенциал до −446 кг CO₂ на тонну цемента. Discover Civil Engineering, Springer, 2025.
- [5]Investigating the potential of graphene to enhance concrete performance
Графеновый порошок 0,1–0,5% массы цемента, оптимум 0,4%: снижение водопоглощения, рост прочности на сжатие и изгиб. Scientific Reports, Nature, 2026.
Данные о компаниях и промышленные кейсы4
- [6]Innovation Pioneers Score World First for Sustainable Construction With Graphene-Enhanced Concrete
Первая коммерческая заливка Concretene на объекте Southern Quarter, Эймсбери: −30% материала, отказ от стальной арматуры. SciTechDaily, 2025.
- [7]Graphene@Manchester solves concrete's big problem
Подробности проекта Southern Quarter, партнёрство с Versarien plc, финансирование Innovate UK и European Regional Development Fund. Официальный сайт Университета Манчестера.
- [8]Concretene – Graphene Concrete Admixture
Описание технологии, партнёрство с Nationwide Engineering Research & Development и GEIC, заявленная цель +30% характеристик бетона.
- [9]Concretene – история компании
Инвестиции £3,5 млн от LocalGlobe (2022), партнёрства с Arup и Black Swan Graphene, ~£2 млн госфинансирования (2023) на три проекта; объём отрасли – 32 млрд тонн бетона и 2,9 млрд тонн CO₂ в год.
