Инжиниринговые услуги по всей
России с 2004 года
Услуги компании DMSTR

Есть вопросы? Звоните!

+7 (495) 989-51-26 Обратный звонок

рус/eng

Строительные материалы будущего

                            
Строительные материалы будущего
DMSTR - инжиниринговые услуги для бизнеса

Статья о достижениях науки, которые могут пригодиться в строительстве, например, о получении более экологически чистых материалов.

Опытно-экспериментальные разработки обеспечивают развитие строительной отрасли

Внедрение новых материалов в строительстве зачастую происходит достаточно медленно. Строители консервативны и скептически относятся к новым перспективным продуктам, предпочитая им имеющиеся недорогие и проверенные временем материалы. Между тем, в современном материаловедении появляются все новые разработки, созданные пытливыми умами ученых и инженеров.

Сторонники новшеств убеждены, что в данное время наблюдается рост интереса к перспективным материалам, качества и свойства которых идут далеко за пределы современных требований к экологически чистому и бережливому производству. Material ConneXion является глобальной библиотекой ресурсов для архитекторов, инженеров и проектировщиков. Здесь в архивах вы найдете тысячи сохраненных образцов материалов. Библиотека растет, пополняясь ежемесячно в среднем 40-50 новыми образцами.

Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.


Заполняя форму Вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности и даете согласие на рассылку

Вице-президент Material ConneXion Эндрю Дент (Andrew Dent), который также является специалистом в области материаловедения, отмечает последние несколько лет постоянно растущий интерес к новым материалам на фоне полемики по поводу перехода на новые экологические стандарты в строительстве. "Экологичность материалов перестает быть просто маркетинговым ходом, становясь нормой. Производители быстро сообразили, насколько важно говорить о чистоте и безопасности своей продукции, хотя бы потому, что часто это закреплено на законодательно уровне. Экологически чистые материалы становятся все больше доступными и разнообразными. Все это понимают", говорит Дент. "Для этого сегмента продукции выход на рынок был успешным. Я могу судить об этом по многочисленным представителям строительных компаний, которые обращаются к нам. Экологичность теперь стала обычным показателем любого материала".

Дент считает, что по мере того, как в строительстве стали все больше внимания уделять вопросам экологической безопасности, появляются новые производители перспективных строительных материалов, которые стремятся пойти еще дальше, и тем самым выделится среди других игроков на рынке. "Прямо сейчас появляется множество разработок на основе натурального сырья. Мы говорим о том, что может быть выращено, получено каким-либо способом от природы и затем переработано в сырье с измененными свойствами".

Строительные материалы будущего

Дент отмечает, что к ним в компанию часто обращаются архитекторы и дизайнеры, которые стремятся придать уникальность своим проектам за счет применения материалов растительного происхождения либо продуктов переработки. Одним из примеров может служить так называемый "биокирпич", который производит итальянская Biomattone. В состав этого кирпича входит пеньковое волокно и натуральная известь в роли связующего. MyCo Board – конструкционный листовой материал, производимый Ecovative из Грин-Айленда (США), по мнению Дента, является еще одним ярчайшим примером. Материал в буквальном смысле выращивается из мицелия грибов на отходах сельскохозяйственного производства. В результате получают доску со свойствами сравнимыми с ДВП средней плотности.

"Прямо сейчас появляется множество разработок на основе натурального сырья".

– Andrew Dent, Material ConneXion

"Продукция вторичной переработки также пользуется спросом", считает Дент. И приводит в пример древесноподобную плиту от компании Fiber Pattana Co. Ltd из Таиланда, материалом для которой служит картонная тара от напитков.

Применение древесины в строительстве может расшириться благодаря лабораторным испытаниям, которые начинают приносить плоды. Исследователи из Королевского технологического института (Швеция) разработали технологию промышленного производства прозрачной древесины. Им удалось очистить древесную целлюлозу от лигнина путем простой химической обработки. В результате материал обесцвечивается. Затем подложка из целлюлозы пропитывается прозрачным полимером, делая древесину также оптически прозрачной без ухудшения прочностных характеристик. Отметим, что этот материал может применяться не только в строительстве. Так, например, Ларс Берглунд (Lars Berglund) из Королевского технологического института считает, что помимо окон прозрачная древесина хорошо бы смотрелась на панелях солнечных батарей.

По мнению Дента, сегодня речь идет не только о прозрачности древесины. "Производители строительных материалов научились изменять структуру целлюлозы в древесине, чтобы придать ей новые свойства. Можно, например, получить древесину в виде монтажной пены или добавлять модифицированную целлюлозу в другие материалы, чтобы улучшить их прочностные характеристики. Мы знаем, что многие предприятия деревообрабатывающей промышленности выпускают такую продукцию".

Новое применение для металлов

Спрос на сверхчистые с точки зрения экологии материалы сейчас растет. Но преградой для их популяризации может стать высокая цена, считает Дент. Вместе с тем, он также видит новые возможности в сегменте традиционных материалов, которые используются в строительстве уже долгое время. "Если бы пять лет назад меня спросили, что я думаю о будущем металлов, то я бы ответил, что мы не сможем сделать их еще лучше. Удивительно, но они находят новые способы. Компьютерное моделирование дает проектировщикам возможность расширить свое представление о доступных для металла формах".

Обычные стальные конструкции останутся в архитектуре, но здесь также имеются новые наработки, касающиеся конструкционных материалов. "Для нас на данный момент очень интересными видятся различные сочетания материалов", говорит вице-президент Американского института стальных конструкций Чарли Картер (Charlie Carter), инженер-строитель по специальности. "В этом отношении сталь всегда была впереди. Я считаю весьма перспективным деревянные кросс-ламельные панели (CLT), которые сейчас активно продвигает деревообрабатывающая промышленность. Сами по себе CLT-панели хороши, но вставьте эти панели в стальной каркас, залейте их поверх бетоном, и вы получите продукт, который может легко конкурировать с плоскими бетонными плитами". Картер признает, что новая технология изготовления металлоконструкций требует дальнейшего изучения и отработки, но уже сейчас результаты очень многообещающие. "Предположу, что в будущем в жилищном строительстве перейдут с панельных плит на вот такие CLT-панели, облаченные в металлический каркас".

Строительные материалы будущего1

Бетон без цемента. Возможно ли?

Всем хорошо известно, насколько вредит окружающей среде производство цемента. В борьбе за сокращение выбросов парниковых газов предприятиями цементной промышленности постоянно ведутся исследования, разрабатываются специальные продукты. Здесь проблема не в отсутствии вдохновения у разработчиков, а скорее в необходимости привести большинство цементных смесей в соответствие современным нормам и стандартам.

Несмотря на возникшие трудности, отраслевые ассоциации активно работают над поиском новых решений. "Разработка и внедрение технологии производства портландцемента с добавкой известняка, которая появилась сравнительно недавно, для нас является одним из самых больших изменений", говорит Пол Теннис (Paul Tennis), курирующий направление стандартизации и технологий в Ассоциации предприятий цементной промышленности. "Этот материал давно используется в Европе. И в Канаде он появился раньше, чем в США. В нашей стране никто не хочет быть первопроходцем, но как только кто-нибудь решится, а остальные увидят преимущества, то этот материал станет обычным". Согласно маркировке Ассоциации портландцемент с добавкой известняка относится к цементам класса 1L и может содержать до 15% известняка. "Выбросы двуокиси углерода в производстве цемента этой марки сокращаются на 10%. Может казаться несущественным, но если взять вместе все цементные заводы, то вы увидите эффект", говорит Теннис.

У цементов марки 1L есть свои ограничения, но перспектива уменьшить выбросы парниковых газов стоит того, чтобы внести изменения в существующие стандарты. "Ключевым фактором остается цена. Но если взглянуть шире, учесть популярность движений в защиту окружающей среды, то здесь тоже есть своя цена и влияние на общество. Разработчики всегда пытаются найти баланс между этими факторами. Мы заинтересовались известняком и другими новыми материалами во многом из-за соображений экологической безопасности и имиджа, который мы создаем себе в обществе. Цена вопроса может быть чуть выше, но выгоды в плане экологии перевешивают".

Конечно, для написания новых спецификаций на присадки к бетону понадобится время, но фактор окружающей среды определенно вызывает интерес к перспективным материалам. Исследователи одного из филиалов в Университете Британской Колумбии (University of British Columbia ) изучают возможность добавления в бетон частично вместо цемента переработанное стекло с мусорных свалок. Используя стирол-бутадиеновый полимер собственной разработки, ученым удалось успешно заместить существенную часть портландцемента в бетоне порошковым стеклом. "В порошке из стекла есть оксид кремния, а в цементе – щелочь", объясняет доцент Университета Британской Колумбии Шахрия Алам (Shahria Alam). "Они вступают в реакцию, образуя химическое соединение, которое расширяется и может вызвать растрескивание бетона. Но у нас получилось улучшить формулу смеси с помощью этого жидкостного полимера". Выяснилось, что полимер-стабилизатор блокирует щелочную реакцию в бетоне, в котором может содержаться до 25% стекла. Бетон с добавлением стекла все еще остается экспериментальной разработкой, но результаты испытаний обнадеживают. Так считает коллега Алама по проекту Анант Парги (Anant Parghi). "Нам еще предстоит детальное исследование, но уже сейчас свыше 60% контрольных образцов отвечают требованиям по прочности". Однако исследователи считают, что для написания стандартов потребуется время.

Учимся подражать миру природы

Профессор Эд Кавазанджан (Ed Kavazanjian) в своей лаборатории в Университете штата Аризона (Arizona State University) ищет геоинженерные решения в природе. Будучи директором Центра изучения природных геоинженерных технологий (Center for Bio-mediated and Bio-inspired Geotechnics) он также является куратором проекта с грантом в размере 18.5 млн. долларов, который выделил Национальный фонд содействия развитию науки США на изучение возможности адаптации природных процессов в строительстве. "Превращаем песок в песчаник – мы занимаемся здесь алхимией", говорит он. Сфера наших интересов обширна. Мы ищем буквально везде, начиная с того, как геотехнические системы могут быть похожи на корни деревьев, и заканчивая тем, как кроты своим рытьем нор могут научить нас забивать сваи фундаментов".

"Мы исходим из понимания того, что за 3.4 млрд. лет проб и ошибок природа нашла очень эффективные способы работы с материалами, которые были ей доступны на Земле. Мы хотим знать, как у природы это вышло, и затем применить полученный опыт в инженерных целях".

"Превращаем песок в песчаник – мы занимаемся здесь алхимией".

–Ed Kavazanjian, Arizona State University

Центр занимается исследованиями в самых различных областях. В настоящее время профессор работает над строительством фундаментов. Недавние лабораторные исследования седиментации карбонатных пород дало хорошие результаты. Ученым удалось получить из рыхлого песка прочный камневидный материал, добавив в него уреазу – энзим, из-за которого у человека в почках образуются камни. В университетской лаборатории нашли способ вызвать такую реакцию с помощью энзима, полученного из материалов растительного происхождения. Центр сотрудничает со многими научно-исследовательскими учреждениями в США. Так, например, в рамках партнерства ученые из Калифорнийского университета в Дейвисе (University of California, Davis) используют в решении этой задачи микроорганизмы. Химическая реакция может быть полезной для укрепления нестабильных грунтов, на которых в будущем будут возводиться фундаменты зданий, а также позволит уменьшить негативные последствия от разжижения грунтов при сейсмических явлениях.

По словам профессора, из разработок Центра первой в промышленном масштабе станет технология преобразования песка в песчаник. "Благодаря седиментации карбонатных пород мы могли бы получать из песка биокирпич. Сегодня для укрепления грунтов мы используем бетонные смеси на основе портландцемента, которые закачиваются глубоко вниз. А ведь мы могли бы просто погрузить перфорированные трубы и укрепить грунты с помощью биохимических реакций".

"Я говорил об этом раньше, но повторюсь: я действительно называю алхимией то, чем мы все здесь занимаемся. Вместо того чтобы превращать свинец в золото, я намерен превратить песок в песчаник. Песок, который быстро схватывается и через который можно пробить отверстие или канал, был бы очень эффективным решением в геотехнических целях".


Присоединяйтесь к более 3 тыс. наших подписчиков. 1 раз в месяц мы будем отправлять на ваш email дайджест лучших материалов, опубликованных у нас на сайте, на странице в LinkedIn и Facebook.


Заполняя форму Вы соглашаетесь с нашей политикой конфиденциальности и даете согласие на рассылку

Поделиться статьей в социальных сетях

Количество просмотров
1408

Техническое обследование

  • Проведем требуемые работы по обследованию для получения достоверной информации о техническом состоянии объекта.

Комплексное проектирование

  • Разработаем проектную и рабочую документацию для реализации инвестиционного проекта.

Технический Заказчик

  • Технический заказчик на всех этапах, от выбора земельного участка до ввода объекта в эксплуатацию.