Сегодня четверг 28 октября 2021 г. 01:57
сделать стартовой в избранное
О проекте
Контакты
Форум
Размещение рекламы
   
 
 
Логин Пароль  
 
 
запомнить на этом компьютере
регистрация  |  если забыли пароль
 
 
№160август 2021Строительная площадка
Строительные материалы за пределом воображения
Эластичные кирпичи, «живой» асфальт, прозрачные деревья, строительные блоки прямиком из морей и океанов. Вы наверняка думаете, что за вздор? А ведь где-то эти материалы для возведения зданий уже не просто вымысел, а вполне себе реальные изделия. Попробуем разобраться, действительно ли мы скоро увидим их повсеместно.

Фото: pxhere.com

Интересно, а ведь раньше люди строили дома из камней и палок, которые лежали под ногами. И не жаловались, может быть, потому, что другого не знали? Деревянные дома сгорали, каменные — обваливались, и какое-то время население планеты считало — и так сойдёт. Продолжалось это относительно недолго: с течением времени эволюционировали не только люди и животные, но и материалы для строительства.

Менялись привычки, появлялись новые потребности и понимание того, что жильё может быть лучше и для этого в природе есть ресурсы.

Желание развиваться и тяга к изучению окружающего мира взяли верх над простым существованием, и к сегодняшнему дню человечеством придуманы уже тысячи видов строительных материалов.

В связи с экологической повесткой инженеры и учёные стараются найти формулу идеального безвредного и экономичного материала. Основная задача — перейти к многоразовому использованию сырья, увеличить его износостойкость, для того чтобы избежать частых замен и сократить его влияние на окружающую среду.

Ну и в целом тема отходов в строительстве очень серьёзная. Обращали ли вы внимание на то, сколько мусора скапливается на строительных объектах или после ремонта? Это потому, что зачастую застройщики попросту не придают значения необходимости утилизации отходов: кирпичей, стекла, шифера, которые разлагаются десятилетиями.

Осколки прошлого

О чём мы думаем, когда представляем себе стекло? Оно прозрачное, пропускает свет и бьётся на тысячи мелких острых осколков. Но современные стёкла давно уже видоизменились и получили целый арсенал функций. Причиной этому стала необходимость решения разноплановых задач, которые стекло вполне, как оказалось, может решить. Так производители стёкол всеми путями повышают их энергоэффективность, безопасность и, в конце концов, эстетический вид.

Помимо песка, соды и извести современные стёкла включают в свой состав множество вспомогательных химических элементов. Например, продукт полимерного жидкокристалического устройства называют смарт-стёклами. Они могут контролировать температуру в помещении: материал отталкивает инфракрасное излучение, а с помощью электричества его можно подогревать. Считается что «умные» стеклопакеты помогают людям сохранить конфиденциальность: они не пропускают шум и могут изменять свою прозрачность.

Но будем смотреть правде в глаза, так или иначе, несмотря на умение смарт-стёкол изменять свои оптические свойства, это всё-таки стекло, а оно разлагается около тысячи лет. Смарт-стёкла не очень соответствуют мировой цели человечества снизить объёмы потребления энергоресурсов, так как они работают от электричества. Хотя производители этих изделий утверждают, что энергозатраты нивелируются за счёт того, что благодаря матовой поверхности не нужно использовать кондиционеры.

А что мы думаем о дереве? Прочное, могучее, непрозрачное и волокнистое. Между прочим, с древесиной в строительстве люди начали сотрудничать задолго до создания стекла. Дерево используют для строительства жилых домов, и более того, оно идеально подходит в качестве топлива.

Теперь посмотрим, что особенно привлекательно для человечества в текущей экологической обстановке? Верно, древесина способна впитывать углекислый газ и, конечно, она возобновляема. Так, целлюлозу — основной компонент древесины, можно перерабатывать для повторного использования. Поэтому из неё делают бумагу, пакеты, стаканчики, и другую посуду. 

И стекло, и дерево многие годы прекрасно служили в качестве важной части дома — окон. Но начиная с прошлого века, инженеры при их сооружении стали использовать пластик, а ведь это главный враг экологических течений. Кажется, о чём может идти речь дальше, если рамы делают из пластика, а прозрачную часть, конечно же, из стекла?

Фото: hqarch.ru

«Зелёное» стекло

«По сравнению со стеклом древесина имеет более низкую теплопроводность, она легче, прочнее и более экологична», — сказал профессор материаловедения Мэрилендского университета Лянбин Ху.

Какая связь между стеклом и деревом? Дело в том, что в ближайшем будущем последнее может вполне заменить привычное остекление. Исследователи из Университета Мэриленда взвесили преимущества и недостатки этих материалов, и в итоге победила древесина. Они смогли разработать технологию прозрачности дерева.

Идея не нова, раньше для прозрачности учёные удаляли из волокон вещество лигнин, и помещали на его место полимерные материалы. Что совсем вредно для экологии и не соотносится с «зелёной» идеей. Теперь научные исследователи используют обычную перекись водорода и «обесцвечивают» древесину. А после обработки просто держат материал под ультрафиолетом, источником которого может быть даже солнце.

Новый способ отличается экологичностью и экономностью процесса производства.

В итоге прозрачная древесина более теплоизоляционная, чем стекло, и не требует для этого энергозатрат, имеет матовую поверхность и отражает солнечные блики, при этом отличается высокой прочностью.

Вероятно, на самом деле нет причин отрицать, что инженеры в скором времени смогут использовать новый материал для производства окон, а может быть, даже стен прозрачных зданий.

Фото: pixabay.com/Free-Photos

Блоки из морской соли

Повышенное внимание к экологии в мире породило потребность добывать стройматериалы из промышленных отходов. Один из таких материалов уже широко известен в сфере здоровья — это соляные блоки.

Теперь производители делают из соли кирпичи, панели, пазлы и гальку.

На самом деле, блоки давно получают из гималайской соли и даже вырезают из обычной поваренной. Её популярность в строительстве и интерьере обусловлена полезным влиянием на человеческий организм.

Факт: каким бы способом ни добывали соль, она всегда останется экологически чистым материалом.

Теперь желание сохранить и приумножить природные материалы открыло ученым новые возможности. Речь о том, что запасы пресной воды на Земле не так велики, и в связи с этим уже построено больше 20 тысяч заводов для получения питьевой воды из бассейнов морей и океанов. Возможность говорить о том, правильно ли это по отношению к морскому миру, оставим критикам, которые, кстати, считают, что добыча воды из недр океанов вредит мировой экологии.

Конечно, после переработки воды у заводов остаются ненужными тонны соли, которые как нельзя кстати подходят для изготовления строительного материала. Первым использовать отходы для производства блоков предложил Эрик Джоберс, архитектор из Нидерландов.

Соляные блоки полезны в обе стороны: и для безотходного производства пресной воды и для дальнейшего их использования в строительстве. Как же из тонн соли делают кирпичи?

По такой технологии: минерал инженеры смешивают с крахмалом, добытым из водорослей, потом прессуют в кирпичи и просто оставляют сушиться на солнце. Говорят, для большей прочности их можно покрыть эпоксидной смолой. И, собственно, всё, так силами специалистов получается готовый к использованию абсолютно натуральный материал. Разработчики утверждают, что по сравнению с глиняными кирпичами он ещё и прочнее на сжатие под большим давлением.

В России уже давно практикуют солевые бани и сауны, так как этот материал создаёт атмосферу морского духа. Сейчас дизайнеры рекомендуют использовать кирпичи из соли и для оформления жилых и офисных помещений. Более того, архитектор, который придумал метод их производства, спроектировал целый город, построенный на основе соляных блоков. Конечно, в Катаре такой ход объясняется нехваткой ресурсов и засушливым климатом, который как раз идеально подходит для кирпичей из соли, но строить такие здания можно и России. Специалисты утверждают, что покрытие эпоксидной смолой полностью нивелирует негативное воздействие влажности.

«Живой» бетон

Заглянем глубже в поисках необычных инноваций — и тут снова выделились учёные из США. Они разработали бетон с удивительной структурой — он может регенерировать. Представьте только: бетонная стена, по которой вы ударите кувалдой, через какое-то время зарастит все свои «раны» и снова станет целой и невредимой.

Этот бетон состоит из песка и биоминерализованной гидрогелево-песчаной смеси. Секрет заключается как раз в самой субстанции — она при взаимодействии со специальными бактериями приобретает способность восстанавливаться. Более того, с помощью этой технологии кирпичи можно размножать: говорят, что из разбитых частей одного кирпича могут вырасти ещё несколько. Учёные однажды так вырастили восемь дополнительных кирпичей, используя изначально всего один. Что за магия? Весь процесс зависит от специальных бактерий Synechococcus. Их смешивают с субстанцией, которая обеспечивает бактерии нужными веществами и влагой, откуда они питаются и самостоятельно выдают карбонат кальция. Так и с отдельными кусочками кирпича: к каждой части учёные просто добавляли смесь, и начинался процесс минерализации, который наращивал тело кирпича.

Фото: hqarch.ru

«Живой» бетон разработчики называют экологичным на самом деле, поскольку он не выделяет в атмосферу вредных веществ. Но что ещё сближает его с природой, так это то, что он создан по подобию ракушек.

Морские раковины имеют в составе большое количество минералов, которые дают им эластичность и прочность. Их как раз и добавляют при производстве бетона. Вероятно, поэтому инновационный бетон отличается повышенной прочностью и гибкостью в отличие от обычного. Считается, что его можно использовать при строительстве зданий в сейсмоактивных зонах: если при нагрузке появятся трещины, то очень скоро они затянутся.


Предельная деформация сверхпластичных бетонов в 300 раз превышает аналогичный показатель привычной смеси цемента, песка, воды и щебня.


«Вы можете наступить на него, и он не сломается», — говорит исследователь Колорадского университета, автор идеи «живого» бетона Уилл Срубар.

Он, кстати, написал целую научную работу, посвящённую саморазвивающимся на основе бактерий строительным материалам. По мнению учёного, материалы на основе живых организмов — это будущее «зелёного» строительства. Они способны значительно снизить ущерб планете и сделать возведение зданий более экономичным.

О том, насколько реально в строительстве использование «живых» кирпичей, рассказал руководитель центра научно-технического сопровождения технически сложных объектов строительства НИИЖБ им. А. А. Гвоздева НИЦ «Строительство», академик Международной и Российской инженерной академии Вячеслав Фаликман.

Оказалось, на данный момент масштабное производство самовосстанавливающихся блоков ещё не запущено. В качестве эксперимента выпущено ограниченное количество этого материала.  Для того чтобы такой бетон получил распространение, исследователям нужно провести больше опытов по установлению соответствия нового материала и конструкций. Ведь его безопасность, пригодность и долговечность ещё не подтверждены ничем, кроме слов самих разработчиков.

Соответственно, пока о зданиях из «живых» кирпичей можно только слагать легенды. Академик утверждает: до тех пор как учёные не проведут специальные исследования и не создадут нормативную базу, массового применения инновационного материала не будет не то что в России, но и за рубежом.

Дороги регенерируются

Не все же заслуги Западу. В России в скором времени, возможно, станет одной бедой меньше. Учёные из НИУ МГСУ в прошлом году разработали самовосстанавливающееся дорожное покрытие, а именно асфальтобетон. Простыми словами, дороги, проложенные по новой технологии, смогут самостоятельно «залечивать» свои трещины и дыры.

Над технологией в научно-образовательном центре «Наноматериалы и нанотехнологии» работали два года. Там в основу «чудесного» рецепта изготовления нового асфальта учёные положили капсулы с модификатором. Интересно то, что капсулы в уже уложенном асфальтобетоне лопаются только после того, как покрытие получит повреждение. Тогда модификатор вырывается наружу, проникает в трещину и склеивает её.

В бедственной ситуации с дорогами, которая длится в стране уже сотни лет, можно только положиться на действенность этой технологии. А пока информация о пробном внедрении новой технологии является секретной.

Фото: hqarch.ru

Цементная трясина

В строительной отрасли только и разговоров, что о бетоне. Такой интерес к материалу просто объяснить. Дело в том, что сооружения, состоящие в основном из цементных смесей, выделяют большое количество углерода. А так как мы уже погрузились в пучину защиты экологии, становится понятно, что разработки направлены на совершенствование технологических процессов и снижение потребления клинкера за счёт производства смешанных цементов.

Стратегия экологического прорыва заключается в новой концепции, которая позволяет снизить количество цемента в бетоне за счёт применения минеральных и химических наполнителей и различных химических добавок. Разработчики стали активно использовать «вяжущие щелочные активации» и геополимерные цементы и бетоны.

«Разработка концепции проектирования конструкций по их жизненному циклу, «экологическое проектирование», включающее целостный подход, обеспечивающий оптимизацию материальных и энергетических ресурсов в разрезе эксплуатационных издержек, позволяют полностью пересмотреть представления о строительстве из конструкционного бетона, обеспечив 50% снижение эмиссии СО2 и энергопотребления в строительном производстве», — объяснил Вячеслав Фаликман.

Он также подтвердил большую охоту учёных к созданию новых бетонов с различными функциональными требованиями: экономии труда, повышения долговечности, улучшения эффективности работы конструкций, обеспечения экологичности и устойчивого развития.

«Так называемые «саморегулируемые бетоны» — один из самых востребованных объектов современного бетоноведения. Уже сегодня можно констатировать успешную реализацию ряда таких бетонов. Прежде всего, это самоуплотняющиеся, самозалечивающиеся (саморемонтирующиеся), самонапрягаемые бетоны и бетоны с компенсированной усадкой, самоочищающиеся, самодиагностирующиеся, а также сверхпластичные бетоны, армированные короткой фиброй, растягивающей нагрузки, и предельная деформация которых в 300 раз превышает аналогичный показатель привычной смеси цемента, песка, воды и щебня. Всё большую роль приобретают аддитивные технологии, включая 3D-печать, производство фотохромных и прозрачных бетонов. Все описанные типы саморегулируемых материалов наиболее полно воплощают в себе последние достижения технологии и открывают новые пути развития бетоноведения как фундаментального раздела материаловедения», — рассказал г-н Фаликман.

Будущее — близкое или далекое?

Конечно, мы не станем утверждать, что все из перечисленных инноваций прорвутся через экспериментальный этап и будут внедряться в строительстве повсеместно. Но хочется надеяться, что человечество ждёт более «зелёное» будущее: воздух станет чистым, а строительные материалы не будут нести вреда ни природе, ни человечеству.

А пока мы тешим себя надеждой, подождём, когда застройщики перешагнут через свои консервативные взгляды и откроются новому.

«В значительной части случаев инновационные материалы или решения дороже, поэтому их распространение по понятным причинам ограничено, особенно в отсутствие подхода «полного жизненного цикла». Кроме того, зачастую проблемой на пути их использования является отсутствие нормативной базы, допускающей или косвенно ограничивающей их применение. Все описанные выше решения могут появиться в России нескоро, так как потребуется много времени и инвестиций для проведения необходимых исследований и разработки соответствующей нормативно-технической документации (технических условий, методов испытания, норм проектирования)» — объяснил Вячеслав Фаликман.


ФАКТ

Раньше для прозрачности древесины учёные удаляли из волокон вещество лигнин, и помещали на его место полимерные материалы. Что совсем вредно для экологии и не соотносится с «зелёной» идеей. Теперь научные исследователи используют обычную перекись водорода и «обесцвечивают» древесину. А после обработки просто держат материал под ультрафиолетом, источником которого может быть даже солнце.


СКАЗАНО

Несмотря на умение смарт-стёкол изменять свои оптические свойства, это всё-таки стекло, а оно разлагается около тысячи лет. Смарт-стёкла не соответствуют мировой цели человечества снизить объёмы потребления энергоресурсов, так как они работают от электричества. Хотя производители этих изделий утверждают, что энергозатраты нивелируются за ясчёт того, что благодаря матовой поверхности не нужно использовать кондиционеры.


«Промышленные страницы Сибири» №5 (160) август-сентябрь 2021г.

скачать pdf


Текст: Анастасия Семёнова.

Новости
 
Тренды и драйверы промышленной сварки и резки от компании ESAB
20 октября на выставке RUSWELD на стенде......
 
 
Сварщики демонстрируют свое мастерство на выставке Rusweld 2021
 В рамках «Российской промышленной недели» открылась Международная......
 
 
Аддитивные технологии – одна из центральных тем «Российской промышленной недели»
Открывшаяся в ЦВК «Экспоцентр» «Российская промышленная неделя»......
 
 
Приветствие Председателя Правительства РФ участникам «Металл-Экспо
Фото: premier.gov.ruВ адрес дирекции 27-й Международной промышленной......
 
 
«Российская промышленная неделя-2021»: новые решения технологических и инженерных задач промышленности
С 18 по 21 октября 2021 г.......
 
 
Симпозиум на Ульяновском станкостроительном заводе
С 26 по 29 октября на Ульяновском......
 
 
Пять новых городов
Фото: mil.ruПостроить минимум 3 новых города в......
 
АРХИВ НОВОСТЕЙ
   
   
© 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru Переоборудование контейнеровоза в лесовозный полуприцеп сюда.