Сайт о нанотехнологиях #1 в России. Умный бетон


10 невероятных строительных технологий, которые могут изменить мир

Город

Последствия пребывания людей на Земле усугубляются с каждым днем. Наше потребление энергии растет и становится только хуже. Население также растет, что создает серьезную нехватку пространства, воды и еды. Наконец, стремительно меняется окружающая среда, и природа оказывает серьезное влияние на города по всему миру. Для решения ряда таких проблем необходимы инновационные изменения в сфере старых строительных технологий, которые сделают будущее красивым, чистым и, самое главное, пригодным для жизни.

Бамбуковые города

Большинство современных людей считают бамбук декоративным материалом. Но на самом деле это невероятный строительный ресурс. Бамбук растет быстро, он прочнее стали и устойчивее цемента. Поэтому Penda, архитектурная студия в Пекине, Китай, хочет использовать бамбук в качестве основного ресурса для строительства целого города.

Этот город будет устойчивым, экологически чистым и недорогим. Здания будут строить, связывая бамбуковые пучки вместе, перевязывая их веревкой. Используя такую технику, Penda думает, что сможет построить город, который вместит 200 000 человек к 2023 году.

Как только общая структура будет завершена, можно будет с легкостью добавлять горизонтальные и вертикальные блоки. Кроме того, комнату или даже целое здание из бамбука можно будет разобрать без особых усилий, а бамбуковые прутья всегда можно использовать повторно.

Алмазные нанонити

Насколько нам известно, алмазы — самый прочный минерал, который встречается в природе на Земле. Это делает алмазы прекрасным строительным материалом при должном подходе.

Ученые Пенсильванского университета создали инновационные алмазные нанонити, которые в 20 000 раз тоньше человеческого волоса. При этом алмазные нанонити считаются самым прочным материалом на Земле (и, возможно, в целой Вселенной). Помимо тонкости и прочности, они также невероятно легкие.

Исследователи смогли создать эти нити ультратонких алмазов, применяя чередующиеся циклы давления к изолированным молекулам бензона в жидком состоянии. В результате этого рождались кольца атомов углерода, которые были упорядочены в цепи.

Такие нанонити, возможно, вряд ли будут использовать в повседневном строительстве, но в амбициозные проектах, например, при создании троса космического лифта, вполне.

Аэрогелевая изоляция

Аэрогель — не новый материал. Его обнаружили еще в 1920-х годах. Он создается в процессе удаления жидкости из геля и замещения жидкости газом. В процессе этого, вещество становится сверхлегким, поскольку на 90% состоит из воздуха. Для изоляции оно подходит идеально. Аэрогель использовали для изоляции трубопровода в промышленных зонах и даже на марсоходе.

Aspen Aerogels хочет использовать аэрогели для домашней изоляции. Компания создала продукт под названием одеяла Spaceloft, с которыми довольно просто работать из-за их веса и тонкости. Несмотря на свою легкость, эти одеяла в два-четыре раза превосходят по изоляционным свойствам традиционные изоляции из стекловолокна или пены.

Одеяла Spaceloft также позволяют парам воды проходить через них, а также являются огнестойкими, как ни странно. Хотя дома, обернутые аэрогелем, не будут такими же огнестойкими, как дома в «451 градус по Фаренгейту», этот тип изоляции должен уменьшить количество домашних пожаров.

Проблема в том, что аэрогель намного дороже традиционной изоляции, хотя и сэкономит деньги на счетах за энергию на длинной дистанции. Кроме того, не все дома можно с легкостью модернизировать этим материалом. Такие одеяла лучше всего подойдут для старых домов, либо новых, которые будут специально устроены для изолирования аэрогелем.

Дорожный принтер

Прокладка дороги занимает много времени. В среднем один работник может проложить 100 квадратных метров в день, используя традиционные методы. Дорожные принтеры вроде Tiger Stone могут сократить этот процесс, «распечатывая» до 300 квадратных метров булыжной мостовой в день.

Другой RoadPrinter RPS может укладывать до 500 квадратных метров в день. От одного до трех операторов кормят кирпичами машину. Затем толкатель сортирует кирпичи в узор, словно ковер. В этот момент гравитация берет свое и машина укладывает кирпичную дорогу. Затем похожий на каток валик придавливает кирпичи к месту.

Эти принтеры работают на электричестве и не содержат множества движущихся частей, что делает их простыми в использовании и обслуживании. Кроме того, они не создают много шума, особенно по сравнению с традиционными методами мощения дорог.

Конечно, основное различие между большинством дорог и теми, что укладывают эти печатные машины, в том, что они кладут кирпичи, булыжник или плитку вместо асфальта. Тем не менее блочные дорогие даже лучше, чем асфальт, поскольку они фильтруют воду, расширяются при замерзании и служат дольше.

Бестросовые многонаправленные лифты

Большая проблема с крупной инфраструктурой в том, что нет эффективного способа в ней перемещаться. Люди ходят всегда с одной скоростью и на определенное расстояние. И в каждом лифте зачастую лишь одна движущаяся кабинка. Если вам приходилось использовать лифт в большом здании, вы знаете, что иногда ожидание смерти подобно.

Немецкий производитель лифтов ThyssenKrupp планирует избавиться от этих проблем. Вместо использования кабелей он предлагает пустить лифты на основе магнитной левитации (маглевы). Тогда они смогут передвигаться как вертикально, так и горизонтально. Это также позволит использовать больше одной кабинки на шахту, что сэкономит время ожидания.

Наконец, магнитные лифты будут потреблять меньше энергии, что тоже хорошо для окружения. В 2016 году ThyssenKrupp планирует испытать новую лифтовую систему в здании в своем исследовательском кампусе.

Солнечная краска

Солнечная энергия

Одна из самых частых жалоб на солнечные панели заключается в том, что они большие, этакое бельмо на глазу, и недостаточно мощные. Чтобы изменить это, несколько исследователей работают над солнечными батареями, которые настолько малы и гибки, что ими можно будет нарисовать на поверхности. На самом деле команда исследователей из Университета Альберты создала солнечные элементы в виде спрея с наночастицами цинка и фосфора.

Если каждый домовладелец распишет свою крышу такой солнечной краской, то сможет вырабатывать более чем достаточно энергии для дома, уменьшив таким образом зависимость от ископаемого топлива. Кроме того, солнечная краска дешевле в производстве, чем традиционные солнечные батареи. Солнечные батареи, используемые в этой краске, пока не очень эффективны, но ученые работают над этой проблемой.

Вертикальные города

Небоскребы

Согласно прогнозам Организации Объединенных Наций, к 2050 году на Земле будет больше 9,6 миллиарда человек. Это на 2,3 миллиарда голов больше, чем у нас сегодня. Кроме того, предполагается, что 75% населения мира будет жить в городах, что усугубит наши проблемы с отсутствием свободного пространства в этих самых городах.

Один из способов решить эту проблему — строить вертикальные города. Уже есть несколько предложений по вертикальным городам, которые можно построить в Сахаре, Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) и Китае.

Эти вертикальные города будут с гигантскими зданиями, которые будут обеспечивать людей жилыми домами, рабочими местами и магазинами. К примеру, итальянская фирма Luca Curci Architects собирается строить 189-этажное здание в ОАЭ. Оно сможет вместить 25 000 человек с магазинами и офисами. Поскольку людям не нужно будет покидать здание, это позволит решить проблему пространства и снизить уровень выброса углерода.

Такие мегаздания будут самоподдерживающимися и зелеными. Поскольку они большие, по всей площади стен можно разместить солнечные батареи. Также они будут использовать геотермальную энергию и собирать дождевую воду.

Умный бетон

Бетон

Когда район начинает затапливать, воде некуда стекать. В городе с этим еще хуже, потому что там меньше почвы для поглощения воды. Чтобы уменьшить угрозу наводнений, британская компания Tarmac создала асфальт под названием Topmix Permeable.

Большинство типов бетона позволяет воде впитываться в землю, но лишь 300 миллиметров в час. Topmix позволяет пропускать 36 000 миллиметров воды в час, а это порядка 3300 литров в минуту.

Вместо того чтобы использовать песок для бетона, Topmix включает кусочки гранитного щебня, упакованные вместе. Вода просачивается через эти кусочки гранита, а после поглощается почвой, утекает в канализацию или собирается в водный резерв. Помимо уменьшения шанса затопления, Topmix сможет поддерживать улицы сухими и безопасными. Кроме того, воду можно направить в резервуары и использовать для нужд.

Проблема проницаемого бетона в том, что его можно использовать лишь в местах, где не слишком холодно. Холодная погода приведет к расширению бетона, что его уничтожит. Он также будет дороже обычного бетона, но на длинной дистанции города могут сэкономить деньги за счет снижения затоплений.

Умные кирпичи

Взглянув на Smart Bricks разработки Kite Bricks, несложно заметить их сходство с кубиками Lego. Эти строительные кирпичи имеют ручки сверху и могут соединяться подобно кусочкам Lego. Умные кирпичи удерживаются на месте при помощи арматуры и бывают самых разных форм.

Вместо использования цемента, такие кирпичи скрепляются вместе сильным двусторонним адгезивом. Изнутри здания к кирпичам можно прикрепить съемные сменные панели. Эти панели можно убрать при необходимости. Имеются также кубики для выстраивания полов и потолков. В центре блоки пустые, их можно заполнить при необходимости изоляцией, трубами и электропроводкой.

Такие кирпичи могут привести к улучшенному контролю тепла, гибкости в производстве и снижению стоимости производства на 50%.

Рой строительных роботов

В поиске инновационных методов строительства, Гарвардские исследователи обратились к природе за вдохновением, в частности, к термитам. Термиты могут строить большие структуры в отсутствие центрального управления. С этой целью они просто несут кусок грязи на место первой строительной площадки. Если она занята, несут к следующему месту.

Проект TERMES использует ту же идею роевого строительства, но использует маленьких роботов. Эти простые недорогие дроны строят структуры, следуя первоначальному дизайну и выкладывая блоки в первое же доступное место, пока структура не будет завершена. Рой совсем не требует вмешательства человека после постановки первоначальной задачи.

Такой род идеально подошел бы для строительства конструкций в опасных местах, в космосе или под водой. Он также мог бы делать черную работу, экономя время людей.

hi-news.ru

Как «умный бетон» поможет зимним дорогам?

Проблемы, связанные с необходимостью очищать зимой дороги, тротуары, крыши и прочие поверхности после каждого снегопада вручную либо с применением технических средств или химикатов, могут вполне скоро уйти в прошлое: американские ученые из Университета Линкольн-Небраска изобрели самоочищающийся бетон, который сам плавит снег при помощи генерирующегося в нем электрического тока.

Создатели добавили в традиционную формулу бетона некоторое количество стальных волокон и частицы углерода. Несмотря на то, что доля добавок не превышает 25% от общего объема, такой бетон генерирует внутри себя достаточно электричества, чтобы успешно растапливать образующиеся на его поверхности снежное покрытие или корку льда, при этом оставаясь абсолютно безопасным для прикосновений.

Изобретением в первую очередь заинтересовалось представители Федерального управления гражданской авиации США, которые, в случае успешного прохождения проектом тестовой фазы, готовы рассмотреть возможность применения данной технологии на территории основных американских аэропортов, на очистку которых от снега ежегодно тратятся миллионы долларов. При этом речь пока не идет об укладке такого бетона на взлетно-посадочных полосах: чиновников больше интересует его задействование около терминалов и в других зонах, где происходит погрузка и выгрузка багажа, подвоз питания для пассажиров, вывоз мусора, дозаправка самолетов, и где погода может внести свои коррективы в график обслуживания.

Данная технология уже доказала свою эффективность на деле: с 2002 г. такими токопроводящими плитами оборудован автомобильный мост длиной в 50 метров, расположенный в 15 милях от города Линкольн, где находится университет. Всего на мосту были уложены 52 плиты размером 4,1 м на 1,2 м и в 10 сантиметров толщиной, внутри каждой из которых были размещены по два электрода в виде уголковых профилей и термопара для измерения температуры. Электричество подается от трехфазного источника энергии мощностью 600 ватт и напряжением 220 вольт, соединенного с близлежащей высоковольтной линией электропередачи. В систему также входят датчик температуры, переключатель, монитор силы тока и блок связи. Датчик температуры считывает данные с расположенных внутри плит термопар каждые 15 минут, а подача электроэнергии начинает осуществляться в случае, если температура падает ниже 4.5°C и отключается при ее подъеме выше 12.8°C.

По мнению основного разработчика данной технологии Кристофера Туана, речь о том, чтобы строить целые дороги из такого материала пока не идет. Но такой бетон может быть полезен точечно, и в первую очередь как раз на мостах, которые быстрее всего покрываются в непогоду льдом, будучи открытыми воздействию холода как сверху, так и снизу.

Еще один тип мест, где, по мнению ученых, следует использовать самоочищающийся бетон — участки автомобильных дорог, где наиболее вероятно возникновение колдобин. Причиной их появления во многом является чрезмерное использование в зимний период антиобледенительных реактивов, которые не только разрушают поверхность дорог, но и загрязняют грунтовые воды.

Покрытие из такого бетона также может быть использовано на тротуарах с повышенной пешеходной проходимостью, перекрестках с большим объемом трафика, съездах с автострад, на подъездах к социальным учреждениям — больницам, школам, в аэропортах.

Создатели технологии подсчитали, что ее применение обходится в разы дешевле, чем использование химикатов с последующим ремонтом дорожного покрытия.

Так, стоимость энергии, необходимой для очистки 50-метрового моста в результате трехдневной снежной бури, составит 250 долларов, что в несколько раз дешевле, чем цена грузовика реактивов. В нашей стране, при стоимости электроэнергии примерно на 20% ниже, чем в США, и при относительно равной оптовой цене на противогололедные реактивы, использовать самоочищающийся бетон ещё выгоднее.

Интересно, что создателями технологии предложен еще один метод ее применения, не имеющий отношения к дорогам и не требующий подключения к источникам электроэнергии. Выяснилось, что если заменить известняк и песок, традиционно используемые при изготовлении бетона, на минерал под названием магнетит, то получившаяся смесь будет идеальным защитным экраном от электромагнитного излучения.

Электромагнитный спектр включает в себя радиочастоты, передаваемые и принимаемые мобильными телефонами, поэтому стены из данного материала вполне могут применяться для успешной защиты от промышленного шпионажа. Также они могут защитить внутренние помещения и находящееся в них оборудование от электромагнитного импульса, который является не только одним из поражающих факторов при взрыве ядерных боеприпасов, но и вполне может являться самостоятельным видом оружия, направленным как раз на выведение из строя технических устройств оппонента, причем далеко не только компьютерных. Данный импульс вызывает в приборах резкие перепады напряжения, что ведет к их поломке до того момента, как включатся внутренние защитные механизмы, не нанося при этом физического ущерба людям или зданиям.

Ученые настаивают, что защита при помощи усовершенствованного бетона гораздо более эффективна, чем стандартные методы, при которых от электромагнитного импульса планируется защищаться с помощью металлических стен и экранов. Ими разрабатывается также способ напыления, при котором защитный бетонный экран будет наноситься на стены без необходимости капитальной перестройки здания.

Если вам понравилась статья - порекомендуйте ее своим друзьям, знакомым или коллегам, имеющим отношение к муниципальной или государственной службе. Нам кажется, что им это будет и полезно, и приятно. При перепечатке материалов обязательна ссылка на первоисточник.

gosvopros.ru

Бетон и его нанодрузья | Нанотехнологии Nanonewsnet

Краткий обзор новых самовосстанавливающихся умных материалов

Недавно появилась новость о том, что ученые из голландского Дельфтского технического университета приступили к полевым испытаниям умного биобетона. Материал называют умным, потому что он способен восстанавливать повреждения, вызванные внешними факторами. Сами ученые надеются, что это позволит значительно сэкономить при производстве и эксплуатации бетонных конструкций. По этому случаю "Лента.ру" подготовила небольшой обзор новостей о самовосстанавливающихся материалах, благо исследования в этом направлении ведутся активно по всему миру.

Умные материалы

Формального определения у броского термина "умные материалы", конечно, нет. Обычно так называют материалы, способные изменять свои свойства под воздействием среды. Например, есть так называемые материалы с памятью. Скажем, проволока из никелида титана (его еще называют нитинол), будучи изогнутой, после нагрева возвращает себе исходную форму.

Тут сразу следует заметить, что, несмотря на свежесть самого термина, эффекты, связанные с умными материалами, были открыты достаточно давно. Например, эффект памяти изучался еще в 30-х годах прошлого века, а свойства нитинола были изучены советскими металлургами Курдюмовым и Хандорсоном в 1948 году (правда, свое название сплав получил из-за переоткрывших это дело в 60-х годах американцев, но это совсем другая история).

Речь в нашем тексте пойдет об особенном классе умных материалов - самовосстанавливающихся материалах. Под этим словосочетанием скрываются системы, способные противостоять структурному разрушению из-за механического воздействия. Главное требование, предъявляемое к таким материалам, заключается в том, чтобы "залечивание" повреждений происходило без участия человека. Механизмов подобного залечивания имеется огромное множество.

Хроматирование в космосе

Одним из способов защиты металлических (например, алюминиевых) деталей является хроматирование - их обработка специальными растворами, зачастую содержащими хромовую кислоту. При такой обработке формируется тонкий слой, защищающий металл от коррозии. Этот же слой служит прекрасной грунтовкой для последующей покраски или напыления. При хроматировании, однако, используется шестивалентный хром. Этот материал считается опасным для здоровья, поскольку, в отличие от, например, хрома трехвалентного, относительно легко проникает в живые клетки.

lenta-pic003_0.jpgПокрытие алюминиевого сплава молибденом. Кадр из видео авторов исследования на сайте redorbit.com

Вместе с тем в некоторых отраслях - например, военной и космической - при обработке алюминиевых сплавов до сих пор используется опасное хроматирование. Помимо прочего, это связано с тем, что при эксплуатации такое покрытие в течение нескольких недель способно само залечивать небольшие царапины и повреждения. Грубо говоря, хром сам мигрирует на место царапины, заполняя и закрывая ее. Царапина при такой миграции, конечно, не затянется (товарный вид изделия все равно будет испорчен), однако подложка из алюминиевого сплава будет защищена (конечно, хуже, но защищена).

Таким образом, одной из задач, стоящей перед химиками, является создания покрытия, которое могло бы заменить опасное хроматирование. В конце октября 2012 года ученые из Университета Невады представили свой прототип такого покрытия. Они придумали покрытие на основе молибдена. Ученые также предложили способ нанесения этого покрытия на поверхность из алюминиевого сплава AA2024-T6, который используется в космической промышленности.

Во время исследования ученые специально повредили образец. Затем, используя сразу несколько методов спектроскопии (чтобы уж наверняка), они убедились, что молибден на поврежденном участке присутствует, то есть покрытие способно самовосстанавливаться. Сами ученые говорят, что их работа еще не завершена - они работают над усовершенствованием формулы покрытия. Примечательно, что до получения приемлемых результатов исследователи перепробовали около 200 различных составов.

Кровоточащий пластик

Одним из общих методов создания самовосстанавливающихся материалов является использование в их структуре микроскопических капсул, содержащих вещество-заплатку. Когда материал повреждают, капсулы раскрываются и материал из них заполняет трещины и царапины. Сами ученые сравнивают этот метод с кровотечением из раны живого человека - отсюда и название. Главным его недостатком является то, что материал не сможет восстановится, если его повредить в одном и том же месте повторно. Кроме того, технически довольно сложно добиться, чтобы капсулы в материале были распределены равномерно, поэтому некоторые его участки могут оказаться уязвимее остальных.

lenta-pic002_0.jpgСистема каналов в пластике. Изображение SPL

В 2001 году ученые из университета Иллинойса представили пластик, способный лечить собственные повреждения описанным способом - он содержал множество капсул с подходящим материалом. В 2011 году ученые усовершенствовали собственную разработку - они создали материал, в котором есть целая система сообщающихся сосудов с материалом-заплаткой. В настоящее время этот материал тестируется и, по данным на конец октября 2012 года, довольно успешно.

По словам исследователей, им удалось добиться замечательных результатов - одна и та же трещина залечивалась более 50 раз подряд. Кроме этого, говорят ученые, их материал можно "перезаправлять". Насколько такая перезаправка будет эффективна, не сообщается - ведь ток, подходящий к поврежденному участку, может оказаться блокированным. Примечательно, что создание пластиков с системой пор может служить не только в производстве самовосстанавливающихся материалов. Такого рода каналы можно использовать, например, для циркуляции воды и понижения температуры прибора.

"Живой" гидрогель

В марте 2012 года в Proceedings of the National Academy of Sciences появилась статья, авторы которой предложили полимер, способный не только затягивать царапины, но даже склеивать отдельные куски. Полученная система представляет собой гидрогель - молекулы полимера, связанные с молекулами воды. По сути это вещество, напоминающее по внешнему виду желе, можно рассматривать как густую взвесь частиц в водной среде (водную дисперсную среду). Молекулы полимера были снабжены боковыми "отростками", состоящими из гидрофобных и гидрофильных фрагментов - в правильном подборе молекул и заключается "ноу-хау" исследователей.

Во время испытания ученые брали куски геля и разрезали их на несколько частей или повреждали их поверхность. После этого куски помещали в водный раствор. Как оказалось, благодаря боковым отросткам в кислой среде разрезанные куски склеивались, а повреждения затягивались. Процесс склеивания оказался обратимым - в щелочной среде куски отклеивались.

Ученые заявили, что в растворе с правильным pH механические свойства восстановленного куска не отличаются от свойств изначально целого фрагмента геля. Примечательно, что процесс сращивания происходит крайне быстро. (видео, если не отображается - перегрузите страницу. NNN)

Жадный до света полимер

В апреле 2011 года химики из Швейцарии создали пластик, который можно "лечить" ультрафиолетом. Новый пластик относился к так называемым супрамолекулярным веществам (pdf) - соединениям, в которых компоненты самостоятельно образуют разные фазы (пленки, слои, мембраны, пузырьки или прочее).

Ученые смешали металл (цинк или лантан) и полимер с достаточно малой молекулярной массой (то есть короткими молекулами) и получили пластик с металлическими прослойками. Оказалось, что небольшая - толщиной 400 микрометров - пластинка такого пластика после 30-секундного воздействия достаточно мощным источником ультрафиолетового излучения способна залечивать царапины глубиной до 200 микрометров (то есть в половину толщины).

Принцип работы довольно прост: при облучении ультрафиолетовым светом атомы металла в пластике поглощают фотоны и преобразуют их в тепло. В результате пластик разогревается изнутри и царапина заплавляется. Исследователи отмечают, что их пластик пока далек от внедрения в промышленность. Главной сложностью они называют тот факт, что облучаемый фрагмент должен быть прозрачным, чтобы технология работала. Кроме того, механические свойства пластика после переплавки могут отличаться от изначальных.

Биобетон

Концепцию биобетона ученые из Дельфтского технического университета в Нидерландах придумали еще лет двадцать назад. Основная идея была следующей: предлагается, чтобы в бетоне жили микроорганизмы, которые в случае повреждения без вмешательства человека заделывали образующиеся трещины.

lenta-pic001.jpgБиобетон. Изображение с сайта tweaktown.com

Проблема поиска и устранения повреждений железобетонных конструкций - самого популярного материала в строительстве - крайне актуальна. Микротрещины, в которые попадают вода и разные "агрессивные ионы" (так говорят сами изобретатели), со временем приводят к образованию полноценных трещин. Это, в свою очередь, открывает доступ к металлическим конструкциям, скрытым в толще типичного железобетона. Их разрушение, в свою очередь, существенно влияет на прочность конструкций. Ученые подсчитали, что обслуживание конструкций обходится весьма дорого - как в денежном выражении, так и с точки зрения затраченных человеко-часов. Поэтому они захотели перепоручить эту работу бактериям.

На доведение идеи до практической реализации у исследователей ушло много времени. В этом нет ничего удивительного - им надо было подобрать правильные организмы, обеспечить их питанием. Кроме этого продукты жизнедеятельности бактерий должны были быть подходящими для заделывания дыр. Оказалось, что для такой работы подходят микроорганизмы рода Bacillus. Бетон содержит споры этих организмов, а также гранулы лактата кальция. Помимо того, что это вещество служит источником энергии для бактерий, при его переработке образуется кальцит (одна из форм карбоната кальция), отложения которого и заполняют образующиеся в бетоне щели.

Соответственно, споры оживают в случае, когда в трещины попадает влага. В спящем же состоянии они способны жить в бетоне долгие годы.

Первые лабораторные опыты показали, что бактерии действительно способны заделывать трещины кальцитом. При этом исчезают как относительно крупные дефекты, так и микротрещины размером около 0,2 миллиметров. Такие трещины не учитываются нормами строительства, но, как говорилось выше, со временем способны разрастаться до серьезных размеров.

Теперь же ученым из Нидерландов предстоит доказать работоспособность их материала на практике. Это, по их словам, займет около трех лет.

Автор: Андрей Коняев

www.nanonewsnet.ru

Инновационные технологии — Группа компаний Интеграл

«К вопросу сравнения технологии строительства недорогих домов в Америке и России»

АМЕРИКА

В Америке понятие свой дом носит национальный характер и всячески поощряется государством, поскольку в ипотечном кредитовании крутятся триллионы долларов, и эти деньги всегда находятся под контролем государства, фискальных структур и банков! Так только портфель двух ведущих компаний по ипотечному кредитованию “Fannie Mae” и “Freddi Mac” составлял 1,5 триллиона долларов.

Более 60% американцев живут в собственных домах, но даже у такой мощной страны не хватило бы средств на обеспечение ВСЕХ американцев качественным и экологическим жильем – мы имеем в виду дорогие деревянные, кирпичные или бетонные дома.

После разработки стратегии жилищного строительства для простых американцев была разработана и предложена недорогая технология быстрого изготовления и сборки домов из готовых панелей.

С целью удешевления и облегчения панелей в таких домах активно использовались в качестве теплоизоляции «полистирол» и подобные ему легкие и дешевые теплоизоляторы. Не смотря на большие плюсы предлагаемой технологии – недорогое жилье, быстрое промышленное изготовление и строительство /монтаж + недорогое обслуживание дома – неверно принятая стратегия потянула за собой цепочку технологий негативно сказывающихся на здоровье человека.

Так использование дешевых теплоизоляторов ( полистирола ), которые в течение всего срока службы выделяют токсические вещества, потребовало активной вентиляции здания для выдувания из дома вредных примесей и газов!Поскольку физиологически правильная схема вентиляции – теплые стены дома, чтобы не было излишнего конденсата и холодный наружный воздух для вентиляции здесь не подходили, была разработана принудительная вентиляция другого типа - «обогрев дома горячим воздухом». То есть американцы использовали принцип военных – чтобы уменьшить негативное влияние на людей внутри помещения – надо активно закачивать воздух снаружи, подогревать его и потом с небольшим избыточным давлением подавать в дом. При такой схеме внутри дома всегда присутствует избыток воздуха и газовые выделения мало попадают в дом - их выдавливает наружу. Однако у такой схемы отопления дома тоже есть большой недостаток – воздух засасывается внутрь дома, затем в подвале нагревается /сушится в специальных устройствах «кулерах» и только потом подается в дом, одновременно отапливая его. При этом частицы пыли находящиеся в воздухе при нагревании ( соприкосновении с горячими поверхностями «кулеров» ) сгорают ( так же происходит и выгорание кислорода из воздуха ) и тем самым человек вынужден дышать теплым, сухим воздухом содержащим сгоревшие частицы пыли. Это самый худший вариант отопления дома для человека, но зато самый дешевый экономически! Получается схема отопления дома – холодные стены, где может конденсироваться горячий воздух и теплый воздух в помещении.

Кроме извращенной схемы жизнеобеспечения, такие дома как правило непрочны и хорошо горят, что можно увидеть во время сильных ветров, ураганов, смерчей и при пожарах или неосторожном поведении жильцов. В Америке это компенсируется обязательным страхованием жилищ, но об этих дополнительных расходах обычно не любят говорить.

Отдельного внимания заслуживает вопрос о котором тоже обычно стараются НЕ говорить те, кто продвигают панельные дома с утеплением из полистирола – это:

- То, что за эти годы производители домов ни разу не представили «Протокол испытания долговечности материала». Получить такую информацию оказалось очень сложно, но по предварительным данным гарантийный срок на этот материал от 10 до 12 лет или от 12 до 15 лет ( данные от разных источников).

- Не было представлено заключений от независимых экспертов (бумаги производителя внушают мало доверия - как лица заинтересованного) о безопасности полистирола, как экологически чистого материала.

- Выявлена любовь грызунов ( мышей или крыс ) поселяться в теплоизоляторе – «полистироле». Мыши активно прогрызают ходы, быстро размножаются (каждые три-четыре месяца) и удалить их из «внутристенного» пространства очень сложно – надо разбирать дом !

Вот такую схему строительства и эксплуатацию домов активно предлагают в России под видом – «американской» (несущие конструкции часто из дерева + заполнение теплоизолятором) или «канадской» (несущие конструкции из металла + заполнение теплоизолятором) технологий. Аналогичную схему предлагают и китайские компании, взяв за основу американские разработки.

Если сделать сравнение предлагаемых домов с питанием, то нам предлагают американский «фаст-фуд»! Как говорится – «Кушать можно, но если питаться постоянно положительно это на здоровье НЕ скажется»!

 

РОССИЯ

Исторически в России, да и Европе в целом принята и поддерживается физиологически более верная схема строительства дома - теплые наружные (от батарей отопления) или внутренние (от печки) стены и приточный холодный (невысушенный) воздух - что более полезно для здоровья.

У такой схемы, конечно есть свои недостатки – дороговизна строительства дома из чего бы он ни изготавливался (кирпич, силикатные блоки, дерево) и большие затраты на обогрев. Так, например, в современных домах/коттеджах надо нагреть воду, вода поступает в батареи, батареи нагревают стены на которые крепятся и воздух в помещении (это более длинная и энергетически затратная цепочка ).

В настоящее время в России (и во всем мире ) происходит активный поиск новых строительных материалов и схем строительства позволяющих снизить затраты.

Деревянные дома – наиболее экологичны, обладают хорошей внутренней энергетикой, но требуют большого внимания (так как хорошо горят ), гниют и подвержены нападению грызунов и древесных жуков ( вывести очень сложно).

Кирпичные дома – очень дороги при возведении (стоимость основного материала ) и требуют значительных временных затрат, однако долговечны и экологичны.

Дома из силикатных блоков – более дешевый вариант, чем из кирпича, но обладают худшими экологическими свойствами (надо знать где из чего их изготовляли).

Дома из «твин» блоков («теплоблоки» с использованием в качестве теплоизолятора полистирола ) – имеют меньшее негативное влияние полистирола, т.к. он заключен в середину блока, но полностью убрать газовыделение не удается. Отдельный вопрос по грызунам, если они попадают внутрь блока + требуется дополнительная изоляция металлической сеткой от земли.

Дома из полистиролбетона – при строительстве дешевле, чем дома из кирпича, но имеют недостатки (хотя и в меньшей степени) как дома с теплоизолятором из полистирола. При плюсовой температуре или нагреве (например жаркое лето или локальный пожар ) активизируется выделение вредных газов.

Дома из пенобетона – обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, но низкими прочностными характеристиками. Требуют обязательной защиты стен дома от влияния погодных условий (особенно воды), что удорожает строительство, т.к. надо делать защитные слои (повышать прочность и снижать водопоглощение пенобетона).

 

Вышеперечисленных недостатков не имеет «Умный бетон S – класса».

Дома из монолитного или блочного «Умный бетона S – класса» - наиболее близки по характеристикам к деревянным домам ! По теплоизоляционным свойствам и цене это наиболее интересные, малозатратные технологии имеющие наибольшие перспективы и будущее. При отработке технологии с использованием опалубки (съемной или несъемной) для монолитного строительства позволяет получить самые низкие цены при строительстве и очень низкие расходы при эксплуатации ( отопление ).

В традиционном составе газобетона автоклавного твердения активно работает известь, в результате газовыделения которой образуются поры открытого типа, что приводит к капиллярному эффекту и последующему замерзанию воды в капиллярах с разрушением камня газобетона. Следовательно морозостойкость данного материала не превышает 35 циклов.

В отличии от газобетона автоклавного твердения, «Умный бетон S – класса» (Бетон S) имеет закрытую структуру пор. Пузырьки не сообщаются между собой, они изолированы друг от друга межпоровой цементно–песчаной составляющей. Благодаря закрытой пористости Бетон S имеет морозостойкость более 200 циклов, он плавает в воде и не тонет без введения гидрофобизаторов.

Так при достаточно высоком водопоглощении, при замерзании вода не разрушает Бетон S, она вытесняется в поры закрытого типа и в них кристаллизуется, этим объясняется высокая морозостойкость, более 200 циклов. Эти уникальные свойства присущи только Бетону S.Высокая морозостойкость предопределяет и повышенные теплозащитные характеристики по сравнению с автоклавным газобетоном. Бетон S более устойчив к атмосферным воздействиям. Следовательно здание из него не требует дополнительной защиты от воздействий природных явлений.Бетон S обладает более высоким звукопоглощением. Коэффициент звукопоглощения плотностью 800 кг/м3 приблизительно равен – 0,35, что соответствует показателю звукопоглощения акустической штукатурки.

Долговечность Бетона S не автоклавного твердения значительно превышает показатели долговечности автоклавных ячеистых бетонов.Данная технология существенно отличается от существующих и имеет ряд значительных преимуществ, таких как долговечность, экологическую чистоту, комфортность, как в деревянном доме, герметичность, дом-термос, что значительно сократит расходы на отопление дома.

Неавтоклавная технология Бетон S достаточна проста, позволяет быстро менять составы на одном и том же оборудовании с получением ячеистого Бетона S в широком диапазоне физико–механических свойств от теплоизоляционного до конструкционного со средней плотностью от 400 до 1600 кг/м3.

Дома из Бетона S по комфортности проживания и экологической безопасности приближены к деревянным но, в отличии от дерева, долговечен, не горюч и эффективно защищает другие элементы здания от возгорания. Стены из Бетона S толщиной 15 см сохраняют огнеупорность более 7-ми часов.

Прочность Бетона S через два года в 2 раза выше по сравнению с прочностными показателями Растущего Газобетона в возрасте 28 суток.Использование фасадного материала с его большим разнообразием только приветствуется, внешний вид должен радовать глаз человека, при этом необходимо учитывать свойства фасадного материала, чтобы «не навредить» положительным свойствам Бетона S. Желательно облицовочный камень изготовить из Бетона S с различным рисунком, в том числе и под кирпич, по высоте здания и с последующей окраской минеральными красками, которые тоже как и Бетон S «дышат».Использование кирпичной кладки в качестве не съемной опалубки как снаружи так и колодцевой кладки не выявили отрицательного воздействия на характеристики помещений, этого не происходит с учетом вентиляции, объема помещений, временных режимов, свойств самого кирпича, объемного фактора Бетона S.

Серьезную проверку Бетон S прошел в течении 13 лет на полах в свинарниках, где он выстоял в очень агрессивной среде. Бетон S не разрушился и прочность его увеличилась.

Показательно применение в русской бане, отлитой из Бетона S, в которой комфорт сравним с баней из дерева. За 13 лет использования еженедельно никакого разрушения ни фундамента, ни стен, ни перекрытия не наблюдается.Для проверки долговечности в экстремальных природных условиях были выставлены несколько образцов под скатом кровли, на которые постоянно стекала дождевая вода, были воздействия солнечных лучей, мороза, растений и т.д. В результате прочность Бетона S увеличилась в 2 раза, разрушений не наболюдается.

Детсад "Улитка" в Болгарии     Плавающий остров    

group-integral.ru


Смотрите также