Новые строительные материалы и технологии: Самые прогрессивные инновационные строительные материалы

6 технологий строительных материалов, которые изменят наше будущее

Технологии прогрессируют с невероятной скоростью, но, к сожалению, этого же нельзя сказать и о создаваемой нами искусственной среде — о наших домах. К счастью, есть на свете некоторые люди, которые посвящают свои жизни разработке футуристичных технологий, способных снижать количество выделяемого зданиями в атмосферу углекислого газа, делать эти здания более энергосберегающими и в конце концов снижать стоимость их обслуживания. За последние несколько лет исследователи этого направления разработали самовосстанавливающиеся материалы, революционные системы охлаждения и отопления зданий, а также технологии, которые позволяют зданиям, как живым растениям, очищать воздух от скопившегося смога.

Содержание

• 1 3D-напечатанные энергоэффективные кирпичи с системой охлаждения
• 2 Здания, «пожирающие» смог
• 3 Энергия водорослей
• 4 Самовосстанавливающийся бетон
• 5 Стеклянная черепица для крыши
• 6 Дом из грибов

3D-напечатанные энергоэффективные кирпичи с системой охлаждения

Кирпичи Cool Bricks не просто круто выглядят, они еще и выполняют одну очень важную функцию. Эти необычные 3D-напечатанные бокситовые кирпичи обладают особой структурой, которая позволяет им охлаждать помещения всего лишь благодаря воде и весьма давно известной технике испарительного охлаждения. Созданы эти кирпичи дизайнерской компанией Emerging Objects, которая всеми силами старается продвинуть технологии 3D-печатного строительства зданий. Еще одной особенностью Cool Bricks является то, что они модульные: сложив достаточное количество таких кирпичей вместе, можно создать отличную систему охлаждения комнаты или даже целого дома.

Здания, «пожирающие» смог

Здания, которые очищают окружающую среду от загрязнений, — звучит фантастично, правда? Однако технология уже создана. Кому-то может показаться, что в угоду технологии такие здания теряют свой эстетический вид, однако я бы не сказал, что здание на картинке выше выглядит уродливо. Футуристично? Да. Но не уродливо. Такой внешний вид зданию придает белый «экзоскелет» из биодинамического бетона, который поглощает частицы смога, превращает их в инертные соли и тем самым очищает окружающий воздух. Это удивительное здание является павильоном Всемирной выставки «Экспо-2015», проходящей в настоящий момент в Милане.

Энергия водорослей

Немецкий город Гамбург является домом первого в мире здания, питание для которого обеспечивают водоросли. Строение используется в качестве экспериментального испытательного центра для новых разработок городского энергообеспечения. Фасад здания BIQ House состоит из «биогенераторов», заполненных живыми водорослями, которые очень быстро растут под прямыми солнечными лучами и создают естественную тень. Водоросли также производят биомассу (пищу) и электричество, которое используется для питания здания. В общем и целом водоросли представляют собой еще одну дополнительную альтернативу естественным источникам возобновляемой энергии.

Самовосстанавливающийся бетон

Один из самых сложных вопросов, с которыми приходится сталкиваться при строительстве, — долговечность конструкции. Никто не хочет тратить огромные деньги и кучу времени на восстановление зданий. Голландские исследователи разработали новый тип цемента, который самостоятельно восстанавливает сам себя, используя определенный тип живых бактерий и лактат кальция. Бактерия, содержащаяся в цементе, поглощает этот лактат кальция и производит известняк, который заполняет трещины и практически до изначального состояния восстанавливает целостность бетона. Этот удивительный концепт «живого бетона» может сэкономить массу времени и материалов для ремонта, так как все необходимые материалы будут заложены в него изначально.

Стеклянная черепица для крыши

Шведская компания SolTech разработала красивую стеклянную черепицу для крыши домов, которая может использоваться в качестве системы обогрева. Выполненная в стиле испанской терракотовой плитки, разработка шведских изобретателей пропускает солнечный свет, который может использоваться для нагрева воды в стационарных системах подогрева, экономя при этом солидный счет за электричество.

Дом из грибов

Одним из продуктов, которым нас наградила мать-природа, являются грибы. А вы знали, что грибы — это еще и отличный строительный материал? Компания Ecovative, например, придумала способ использования мицелия (вегетативной части тела грибов) и построила из грибов первый в мире дом. Компактное жилище размером 3,6 x 2,1 метра легко уместить в перевозной трейлер. Грибы рассматриваются компанией как устойчивый и более экологически чистый материал, так как этот материал растет сам, а не производится. Кроме того, грибы обладают естественной огнеустойчивой защитой, что делает их гораздо безопаснее, например, в качестве утеплителя и шумоизоляции, по сравнению с обычными изоляционными материалами.

Будущие технологииНаучные материалыСтроительные технологии

Журнал «Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века». Свежий номер

Информационный научно-технический журнал
№3 (278)

С О Д Е Р Ж А Н И Е

ИНФОРМАЦИЯ

Перспективы очевидны – больше строить и дешевле продавать С. 1

Новости строительного комплекса С. 6

Копылов И.А.
MosBuild 2023 – новые рекорды
Крупнейшая российская выставка строительных и отделочных материалов MosBuild показала рекордные цифры: 1025 экспонентов и 80 696 посетителей (+42% к итогам 2022). На выставке побывали 30 572 представителей оптовых и розничных торговых компаний, 11 151 специалистов в сфере строительства и ремонта, 12 461 дизайнеров и архитекторов. 38 968 гостей выставки – это первые лица компаний, топ-менеджеры и руководители бизнеса. С. 11

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Соломахин А.С., Старчуков Д.С.
Оптимизация проектного решения при назначении зданий и сооружений на капитальный ремонт
В статье произведена научная постановка задачи оптимизации при планировании ремонтных мероприятий конструктивных элементов зданий и сооружений. Она заключается в определении рационального состава работ, расчете их объемов и периодичностей выполнения для обеспечения гарантированного уровня надежности на заданный период времени и минимизации затрат на эксплуатацию, а также рациональном использовании технических ресурсов. Выявлены основные критерии оценки принимаемых решений при решении данной оптимизационной задачи. С. 17

Ремнев В.В., Ремнев А.В.
Строительные материалы, полученные из горелых пород шахтных терриконов Донбасса по СВЧ-технологии
В настоящее время остро стоит проблема утилизации отходов и побочных продуктов промышленности. Ежегодно отвалы, занимающие большие площади земель, увеличиваются на сотни тысяч кубометров. Вместе с тем, в связи с интенсивным развитием строительной отрасли в стране возникает дефицит природного минерального сырья, используемого для нужд строительного комплекса. С. 23

Путь в будущее: как ситуация в экономике может повысить качество дорог
По итогам 2022 года в России введен рекордный объем жилья, но темпы прироста здесь постепенно замедляются. Одновременно с этим в стране начинается активное обновление существующей дорожной сети и строительство новых дорог. Разбираемся в свойствах разных дорожных покрытий – они очень отличаются между собой по экологичности, безопасности, срокам службы. С. 29

Георгий Трушин.
Дом из керамоблоков: плюсы и минусы строительства
Керамические блоки в строительстве впервые стали применять в 1970-х годах в Европе, и только в начале 2000-х годов эта технология пришла в Россию. Статья – о технологии строительства из керамоблоков, также отмечает плюсы и минусы этого материала. С. 33

Салахова В.К., Пугин К.Г.
Технологическая схема производства асфальтобетонной смеси с добавлением отходов полиэтилена низкого давления
Использование в значительных количествах тары из полиэтилена низкого давления для хранения и перевозки нефтепродуктов формирует высокие риски загрязнения окружающей среды при ее захоронении и утилизации. В статье представлены исследования, подтверждающие возможность использования материального ресурса тары из полиэтилена в технологии получения асфальтобетонной смеси с улучшением ее физико-механических свойств. Предложена технологическая схема производства асфальтобетонной смеси с добавлением полиэтилена низкого давления. Технологическая схема не отличается от стандартной, что является несомненным преимуществом использования полиэтилена в качестве модифицирующей добавки. С. 37

Холодняк В.Д.
Быстровозводимые конструкции. Модульное строительство 
Понятия, связанные с техническим обследованием зданий и сооружений, в литературных источниках имеют различные толкования и обозначаются различными терминами. В последнее время во всем мире становится более распространенным «модульное строительство». Данный вид строительства имеет большую популярность в странах Азии и Европы. С. 41

КРОВЛЯ И ИЗОЛЯЦИЯ

Чернышов Я.В.
Строительные панели TEPLOFOM – комфорт в Ваш дом
Компания «ТД Современные материалы» является производителем конструкционных панелей TEPLOFOM+, нашедших широкое применение при решении задач утепления, обеспечения гидроизоляции, а также внутренней планировки пространства. С. 45

Зеленые крыши Гамбурга. Опыт строительства. Экономическое обоснование
Данная публикация посвящена экономическим аспектам зеленых крыш в Гамбурге. Рассматривая создание более десятка зеленых крыш в Ганзейском городе, учитываются инвестиции и расходы на их создание, техническое обслуживание, а также экономические выгоды и последствия. С. 51

Мягкая кровля RUFLEX: от создания битумной черепицы до покрытия вашей крыши
Битумная черепица или мягкая кровля – один из вариантов кровельного покрытия, которое пользуется достаточно активным спросом при обустройстве частных жилых домов и различных производственных зданий. Такая кровля отлично подходит для укладки на крышах любой конфигурации – классических двускатных и односкатных, многоскатных с разным уровнем, купольных, вальмовых, шатровых, ломаной и комбинированной конструкции. При правильном и качественном монтаже, такое кровельное покрытие прослужит более 50 лет, а за счет разнообразия коллекций и оттенков цветовой гаммы вы можете формировать и дополнять стилевое решение любого архитектурного проекта. С. 61

Токмаков С.В.
PIR для кровли: как используется самый энергоэффективный утеплитель
В марте 2023 года Научно-исследовательский центр «ПрофХолода», крупнейшего российского производителя сэндвич-панелей с утеплителем из пенополиуретана и пенополиизоцианурата (PIR), провел исследование образца стеновой сэндвич-панели с утеплителем из PIR. Сэндвич-панель использовалась в здании предприятия с 2015 года. Среднее значение теплопроводности утеплителя по всем измерениям составило 0,0221 Вт/м*К: за 8 лет эксплуатации значение коэффициента теплопроводности пенополиизоцианурата практически не изменилось. Статья знакомит с утеплителем пенополиизоцинурат и тем, как с его помощью построить кровлю, которая будет держать помещение теплым зимой и прохладным летом. С. 65

Пастушков П.П., Желдаков Д.Ю.
Воздухопроницаемость минераловатных изделий современного производства
Настоящая статья посвящена описанию исследований воздухопроницаемости современной минеральной ваты на примере изделий производства ООО «УРСА Евразия», а также описанию полученных при этом наработок для новых и актуализируемых нормативных документов по данному вопросу. С. 73

Обустройство вентиляции кровельного настила из металлочерепицы
Хорошая вентиляция кровли из металлочерепицы помогает избежать множества проблем. Таким образом избавляются от конденсата, который образуется на внутренней стороне металлочерепицы и на теплоизоляционном слое из-за разницы температур. Причиной повышенной влажности также могут быть снег или дождь, которые из-за сильного ветра иногда попадают под кровлю. При попадании влаги на утеплитель его теплоизолирующие свойства значительно ухудшаются. Разрушающему действию от повышенной влажности подвергаются деревянная стропильная конструкция и обрешетка. С. 78

БМТПК

Устойчивые строительные материалы и технологии 2020

На этой странице

Авторские праваСтатьи по теме

Производство строительных материалов оказывает большое влияние на истощение природных ресурсов и выбросы парниковых газов, вызванные сжиганием ископаемого топлива, тем самым влияя на глобальное изменение климата и истощение озонового слоя. С другой стороны, строительные материалы в значительной степени определяют потребление энергии в зданиях и оказывают воздействие на окружающую среду. Целью устойчивого будущего в производстве строительных материалов является разработка новых экологически чистых материалов и конструкций для устойчивых зданий, обеспечивающих долгосрочную экологическую, экономическую и социальную жизнеспособность.

Таким образом, основная цель этого специального выпуска состояла в том, чтобы предоставить платформу для публикации последних знаний о применении устойчивого развития как одной из наиболее важных тем в разработке экологически чистых строительных материалов и технологий. Несмотря на то, что конкурс статей включал широкий круг потенциальных тем, специальный выпуск «Устойчивые строительные материалы и технологии» 2020 г. содержит только 7 статей, посвященных достижениям в применении дополнительных вяжущих материалов в качестве альтернативных вяжущих компонентов в бетоне. Использование промышленных отходов, побочных продуктов и растительных волокон, включенных в цементный раствор/бетон для процесса гидратации, увеличения прочности и повышения долговечности бетона с высокими эксплуатационными характеристиками, подробно проанализировано в некоторых документах, предлагающих инновационные интегрированные решения для ключевых строительных материалов.

Авторы W.J. Cho et al. обобщить результаты недавних исследований потенциального использования ферроникелевого шлака (ФШШ) в качестве дополнительного вяжущего материала. Исследование влияния применения ФНС на свойства растворов и бетонов показало, что замена цемента на ФНС приводит к увеличению сроков схватывания и удобоукладываемости за счет замедления процесса гидратации, формированию более плотной структуры пор по сравнению с цементной смесью, увеличение прочности на сжатие при длительном отверждении и улучшение устойчивости к проникновению хлоридов и сульфатов из-за вторичных реакций гидратации, образующих гель CSH и гидроталькит.

Поведение кальцинированного минерального порошка на основе магния в качестве потенциального альтернативного ресурса для производства вяжущего на основе магния исследовали Г. Сугила Деви и К. Судалаймани. Тестирована паста из порошкообразной термически обработанной (1200°С) минеральной смеси, состоящей из природного магнезита и стеатита в соотношении 3 : 1 с водой и с добавлением и без добавления триполифосфатной соли натрия, на микроскопическое структурное развитие, консистенцию, время начального схватывания. , время окончательного схватывания и теплота гидратации. Как показали результаты, добавление фосфатной соли привело к образованию продуктов гидратации, таких как гидроксид магния и струвит, а также к увеличению времени схватывания и прочности на сжатие.

Использование четырех видов отходов, таких как летучая зола, зола сгорания в циркулирующем псевдоожиженном слое и шлак, в качестве минеральных добавок в различных количествах (до 30 мас.%) и добавление 9 мас.% микрокремнезема в высокоэффективный бетон ( HPC) и их влияние на механические свойства и долговечность HPC были оценены Z. Cheng et al. Варьирование минеральных добавок в образцах бетона приводило к достижению значений прочности на сжатие выше 60 МПа через 28 суток твердения в зависимости от вида отходов. Среди всех трех добавок наилучшей морозостойкостью обладала КВД с циркулирующей золой сгорания в кипящем слое.

In-H исследовал влияние замены мелких заполнителей различным содержанием золы угольного остатка (до 100%) на прочностные свойства высокопрочного бетона (>60 МПа) в возрасте твердения 28 и 56 дней. Ян и др. Образцы достигли уровня высокопрочного бетона, а угольный остаток можно было использовать для изготовления высокопрочного бетона в качестве частичной или полной замены мелких заполнителей. Предложены уравнения для прогнозирования значений прочности золошлакового бетона с использованием скорости ультразвукового импульса.

H. Danso исследовал влияние включения волокна псевдостебля подорожника (до 1  вес. % песка) и 10 вес. % замены цемента известью на физико-механические свойства цементных растворов. Для применения в строительстве рекомендуется оптимальное содержание волокна 0,25 % масс.

Э. Абу Зейтон с соавторами сосредоточились на параметрах, влияющих на свойства образующихся полугидрата и дигидрата после 1-го реакционного цикла процесса гидратации-дегидратации. Их основной вывод заключался в выявлении различий в таких свойствах, как размер частиц, удельная площадь поверхности, морфология поверхности и количество дефектов между образованным полугидратом после первой гидратации-дегидратации по сравнению с нерециклированным полугидратом. Процесс измельчения после первой стадии гидратации и процесс прокаливания, ответственный за увеличение количества дефектов на поверхности кристалла, привели к изменению времени схватывания, микроструктуры и прочности на сжатие рециклированного полугидрата.

Т. Тофети Лима и К. Йонг Энн обратили внимание на восстановление бетонных конструкций в условиях коррозии, вызванной хлоридами, путем эффективной неразрушающей обработки тремя различными электролитами (водопроводная вода, гидроксид кальция и борат лития), временно нанесенными на конструкции. Борат лития был определен как наиболее эффективный электролит для извлечения хлоридов, в то время как гидроксид кальция лучше справился с восстановлением пассивного состояния после коррозии, залечиванием структуры на другом уровне, заполнением возможных трещин. Положительный эффект был также обнаружен за счет возможного электроосаждения ионов электролита на цементной матрице.

Конфликт интересов

Приглашенные редакторы заявляют, что у них нет конфликта интересов в связи с публикацией этого Специального выпуска.