Пять инновационных материалов, которые могут изменить процесс строительства

11 октября 2022
Опубликовано 17 января 2019, четверг

Производство большинства современных строительных материалов негативно влияет на окружающую среду. Поэтому инженеры по всему миру, занимающиеся инновационными технологиями, разрабатывают новые альтернативные материалы.

Какой самый популярный строительный материал? Он окружает нас днем и ночью, дома и в офисе, в спортзале и в театре. Это цемент.

Цемент, так же как кирпич, дерево, сталь и стекло, повсеместно используется в строительстве. Эти строительные материалы стали популярными благодаря своей универсальности, низкой стоимости и практичности. Тем не менее, у них есть недостатки.

При производстве кирпича происходит деградация почвы, связанная с добычей сырья. Древесина пожароопасна, стекло хрупкое, сталь ржавеет.

Чтобы снизить влияние этих недостатков инженеры, ученые и стартапы предлагают альтернативные материалы, которые помогают повысить эффективность основных элементов зданий. Мы рассмотрим пять наиболее интересных альтернатив.


1. 3D-печать биопластика

Серьезной проблемой в строительной отрасли являются отходы. Различные исследования приводят к тому, что 20-30% строительных материалов выбрасываются. Это представляет огромную экологическую проблему и приводит к экономическим затратам.

Голландская фирма Aectual считает, что ее биопластиковые конструкции могут изменить ситуацию. Фирма использует большие 3D-принтеры для создания комплексных сложносоставных конструкций, от полов до фасадов, лестниц и даже целых зданий. Помимо использования 3D-принтеров для строительства зданий, использование биопластиков является инновационным с точки зрения прочности и сокращения отходов.

Компания заявляет, что биопластик, используемый в ее 3D-принтерах, сделан из возобновляемых на 100% растительных полимеров. Также эти принтеры могут использовать переработанную пластмассу. Если принтер совершит ошибку, пластик можно измельчить и вернуть обратно в строительную смесь. Это дает возможность создавать проекты без каких-либо потерь – по крайней мере, в теории. Также следует отметить, что производство биопластика требует крупномасштабного производства растительных материалов, таких как кукуруза.


2. «Программируемый» цемент

При смешивании цемента с водой, песком и камнем образуется бетон – основа большинства современных зданий. Но бетон пористый, пропускает воду и химические вещества. Это ухудшает качество бетона, и может привести к ржавчине при его использовании, например, со стальными опорами, которые в него закрепляются. Проблема в том, что на молекулярном уровне бетонные частицы образуются случайным образом, образующееся пространство позволяет проходить жидкости и другим соединениям.

Ученые из Университета Райса, штат Техас, разработали метод «программирования» молекулярной структуры бетона в момент схватывания. Строители могут «настроить» цемент заранее таким образом, что он будет формироваться в более плотно упакованные кубы, сферы или ромбовидные структуры. Ученые обнаружили, что, добавляя отрицательно и положительно заряженные поверхностно-активные вещества к цементной смеси, им удается контролировать форму, которую частицы цемента принимают во время схватывания.

С практической точки зрения это означает, что бетон будет затвердевать более плотно, будет не таким пористым, и станет значительно прочнее. Более того, ученые предполагают, что для формирования таких усиленных структур потребуется меньше цемента.


3. Гидрокерамика

В жаркий летний день в душном офисе мы включаем кондиционер. Работа систем кондиционирования воздуха приводит к повышенному потреблению электроэнергии. Можно ли создавать здания с помощью материалов, которые сами способны управлять температурой?

img-column-txt1.jpg

Это и стало целью недавнего проекта в архитектурной школе IAAC в Барселоне. Исследователи разработали прототип материала, который они называют гидрокерамикой. Он обеспечивает пассивное охлаждение здания и может снизить температуру в здании на 5°C по сравнению с температурой на улице.

img-column-txt2.jpg

Материал представляет собой фасадное покрытие из керамических панелей. Панели пропитаны гидрогелем, нерастворимым полимером, который может поглощать воду до 500 раз больше своего веса. То есть фасад способен впитывать влагу из воздуха. В жаркие дни вода, скопившаяся в полимере, начинает испаряться и охлаждать здание. IAAC описывает это как «дыхание» здания за счет испарения и конденсации. Исследователи предполагают, что в зданиях, обшитых этим материалом, будет на 5 – 6°C прохладнее, чем снаружи. Таким образом, можно снизить расходы на кондиционирование воздуха на 28%.


4. Кирпичи bioMASON
img-hist.jpg

В мире каждый год производятся триллионы кирпичей. В процессе производства они нагреваются в печах до чрезвычайно высоких температур, что требует большого количества энергии.

Компания BioMASON из Северной Каролины надеется это изменить.

В этом стартапе был открыт способ «выращивания» бетонных кирпичей за счет бактерий. Это происходит при температуре окружающей среды, что исключает необходимость обжига. Вдохновленная таким явлением как создание коралла – естественной, но очень твердой субстанции – компания разработала метод «выращивания» бетонного кирпича. Компания помещает песок в прямоугольные формы и вводит туда бактерии, которые обволакивают собой каждую песчинку. Затем эта смесь в течение нескольких дней орошается водой, богатой питательными веществами.

В результате образуются кристаллы карбоната кальция, которые «растут» вокруг каждой песчинки, образуя за несколько дней твердое, как камень, вещество. BioMASON заявляет, что ее продукты соответствуют стандартным кирпичам. При этом для их создания требуется значительно меньше энергии, что намного экологичнее.


5. Панели Alusion

Кирпич, листовой металл, бетон и цветная штукатурка являются основными материалами для строительства потолков, полов и облицовки. ALUSION, продукт канадской компании Cymat Technologies, предлагает архитекторам и дизайнерам нечто большее. Материал считается универсальным и подходит для покрытия зданий, дверей, полов и многого другого.

Сотрудники компании открыли способ впрыскивать воздух в расплавленный алюминий. За счет дисперсии керамических частиц в смеси образуются пузырьки, похожие на пузырьки воздуха в плитке шоколада.

Помимо того, что это очень эффектный материал для дизайна, ALUSION предлагает такое преимущество как снижение шума. Вся продукция на 100% пригодна для вторичной переработки, обладает высокой прочностью и сделана из негорючих материалов.

Несомненно, что многие из новых строительных материалов будут использоваться десятилетиями, возможно веками. Инновации всегда являются перспективным направлением.

ESTP_024.jpg

ИСТОРИЯ

Бетон Древнего Рима становится только крепче

hist-state.jpgЗагадка древней инженерии заключается в том, как римляне строили бетонные конструкции, которые просуществовали тысячи лет. Римляне вкладывали значительные усилия в разработку бетона. Он был способен противостоять землетрясениям, коррозии от морской воды и сохранил свою форму без стальной арматуры. Сегодняшний же бетон редко выдерживает более нескольких десятилетий. Ученые уверяют, что нашли отгадку.

Исследование римского бетона в 2017 году показало, что он был сделан из вулканического пепла, морской воды, извести и кусков вулканической породы. При первоначальной закладке между этими ингредиентами происходят химические реакции и образуются новые вещества, в том числе такой редкий минерал, как тоберморит. При появлении трещины в бетоне, начинает формироваться еще больше кристаллов тоберморита и тем самым трещина заделывается сама по себе.


Римский бетон изготавливался из редкого вулканического пепла, поэтому не был широко распространен. Тем не менее, эта находка дает возможность по-новому взглянуть на бетон: в то время как современные материалы нацелены только на затвердевание и никогда не изменяются, римский бетон восстанавливается самостоятельно. Если бы мы могли найти материал похожий на римский пепел, мы могли бы построить сооружения, которые выдержали бы любое испытание временем.

Подписаться на рассылку

Поделиться в соцсетях:

Согласие на обработку персональных данных

Я, настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, свободно, своей волей и в своем интересе выражаю свое безусловное согласие на обработку моих персональных данных ООО «Цементум Центр», зарегистрированному по адресу: 140414, МО, г. Коломна, ул. Цементников д.1 (далее по тексту — Оператор).

Данное согласие даю Оператору на обработку моих персональных данных в целях: Предоставления права использования функциональных возможностей доменов и поддоменов сайтов Cementum.ru, получение рекламных, информационных и новостных материалов Оператора, установление обратной связи и получение ответов на запросы.

Персональные данные — любая информация, относящаяся к определенному или определяемому на основании такой информации физическому лицу.

Настоящее Согласие выдано мною на обработку следующих персональных данных:

  • Имя, Фамилия, Отчество;
  • Фото;
  • Видео;
  • E-mail;
  • Телефон;
  • информация, автоматически получаемая при доступе к Сервису с использованием файлов cookies.

Даю Согласие Оператору для совершения следующих действий с моими персональными данными с использованием средств автоматизации: сбор, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, обезличивание, а также осуществление любых иных действий, предусмотренных действующим законодательством РФ как неавтоматизированными, так и автоматизированными способами.
Оператор вправе передавать персональные данные Субъекта другим юридическим лицам, входящим в группу компаний Цементум, а именно:

  • ООО «Цементум Волга», зарегистрированному по адресу: 412902, Саратовская область, г. Вольск, ул. Цементников, д.1,
  • ООО «Цементум Северо-Запад», зарегистрированному по адресу: 185525, Республика Карелия, Прионежский район, Деревянка п.

Срок действия согласия — до письменного отзыва настоящего согласия, путём направления письменного уведомления на адрес: г. Москва, 4-й Лесной пер., 4 (БЦ White Stone)., с пометкой «отзыв согласия на обработку персональных данных»; либо направить отзыв согласия на обработку персональных данных на электронный адрес: FZ152@cementum.ru
Удаление ваших персональных данных будет произведено в течении 14 дней с момента получения данного уведомления. В случае получения отзыва согласия на обработку персональных данных Оператор вправе продолжить обработку персональных данных при наличии оснований, указанных в пунктах 2 — 11 части 1 статьи 6, части 2 статьи 10 и части 2 статьи 11 Федерального закона № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 г.

*К группе компаний Цементум относятся компании: Общество с ограниченной ответственностью «Цементум Центр», 140414, Московская область, г. Коломна, ул. Цементников, 1,
Общество с ограниченной ответственностью «Цементум Волга», 412902, Саратовская область, г. Вольск, ул. Цементников,
Общество с ограниченной ответственностью «Цементум Северо-Запад», 185525, Республика Карелия, Прионежский район, Деревянка п.