Новейшие технологии строительства и наноматериалы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новейшие технологии строительства и наноматериалы

Столяр А.С., Сущик М.В., ТОГУ

Абстракт

Современные технологии, методы производства, образ и темпы жизни оказывают огромное влияние на окружающую среду, а она оказывает влияние на нас. Выбросы, использование токсичных материалов отравляют все вокруг. Природные катаклизмы меняют облик городов, домов, людей. Ситуация усугубляется с каждым днем. Изменение окружающей среды требует изменения пространства, которое в свою очередь требует смены технологий и как необходимое следствие изменения самих материалов. И все это уже реальность, ученые уже изобретают новые наноматериалы, находят новое применение уже известным, внедряют инновационные технологии. Дома дышат, греют, дают пищу, очищают и охлаждают воздух. Они живут вместе с нами. Нам остается только сделать само будущее возможным.

Ключевые слова: строительные материалы, строительные технологии, наноматериалы, экологически чистые материалы, самовосстанавливающиеся материалы, жилье, дом, планета.

Abstract

The latest technologies of construction and nanomaterials

Stolyar A.S., Sushchik M.V., PNU

Modern technologies, methods of production, image and pace of life have a huge impact on the environment, and it has an impact on us. Emissions, the use of toxic materials poison all around. Natural cataclysms change the appearance of cities, houses and people. The situation is aggravated every day. Changing the environment requires a change in space, which in turn requires a change of technology and as a necessary consequence of the change in the materials themselves. And all this is already a reality, scientists are already inventing new nanomaterials, they are finding a new application already known, they are introducing innovative technologies. Houses breathe heat, give food, purify and cool the air. They live with us. It remains for us to make the very future possible.

Keywords: construction materials, construction technologies, nanomaterials, environmentally friendly materials, self-healing materials, housing, house, planet.

экологический бетон кирпич гриб

Введение

Все живое, от слова «Жизнь», живет по своим законам. Подчиняясь инстинкту самосохранения и продолжения рода, птица - вьет гнездо, зверь - роет нору или ищет любое подходящее убежище. Человек - строит дом, проектирует жилье, организует свое пространство для жизни и после нее. Дом-это защита от врагов, комфортные условия для выведения потомства, очаг - семейный и духовный стержень поколений. Во всех странах и на всех континентах люди делают одно и то же, но из разных материалов и максимально по-разному, они воплощают в жизнь свое «жилье», которое уже в недалеком будущем, возможно, будет жить своей не менее интересной жизнью. Но это еще впереди, а сегодня нам всем нужно сохранить эту Жизнь, сохранить нашу Планету, а значит строить свой дом по новому, используя разработки современных ученых и бесценный опыт наших далеких предков.

1. Экологически чистые материалы

Дерево

Самые экологически чистые материалы - это материалы, созданные самой природой. В первую очередь - это дерево. Его достаточно легко воспроизводить, оно является натуральным дышащим материалом, хорошо сохраняющим тепло и достаточно легким в строительстве. Это один из любимейших строительных материалов деревянных зодчих России, которые с помощью его не только строили, но и оберегали, защищали свои жилища. В Дальневосточном федеральном университете и сейчас продолжают развивать это направление деревянного купольного строительства без единого гвоздя, используя современные технологии с применением новых замков, которые выдерживают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки. Сама технология позволяет многократно ускорить и упростить процесс строительства, превращая изготовленные заготовки в конструктор.

В Лондоне деревянное строительство покорило отметку 9 этажей, там из 5слойных деревянных панелей построили дом на 29 квартир. На его возведение понадобился месяц и 5 человек строителей. В США планируют достичь отметки в 30 этажей.

Плюсы данной технологии из деревянных материалов заключаются в возможности использовать в строительстве не только целые деревья, но и деревянных спрессованных отходов, которые по завершении строительства естественным образом деформируются, расклинивая постройку, и превращая его в крепкое, легкое и экологичное сооружение.

Солома

Еще одним экологически чистым материалом является солома. А точнее «Straw bale-House» - дом из соломенных спрессованных тюков. Несмотря на опрессовку, солома сохраняет в своей структуре воздух, обеспечивая таким образом, шикарную тепло и звукоизоляцию. А нанесение штукатурки полностью закрывает вопрос пожарной безопасности. Даже если последняя отвалится с одной стороны полностью, возгорания не произойдет. Такие дома уже строят в Китае и Европе. США как всегда планирует победить отметку в 40 этажей и в этой гонке.

Бамбук

Венчает растительное строительство - бамбук. Это растение крепче стали и прочнее цемента, очень быстро растет и самовосстанавливается. Архитектурная студия «PENDA» в Китае планирует построить целый город на 200 тысяч человек к 2023году. После завершения основного каркаса из стеблей бамбука связанных веревками, здания можно как достраивать вверх и в стороны, так и демонтировать, используя бамбук повторно. В результате должен получиться бамбуковый город сад, одновременно решающий как бытовые вопросы проживания, так и вопросы экологии, благодаря постоянно растущим и множественным бамбуковым деревьям (рис. 1).

Рис. 1. Бамбук

2. Самовосстанавливающиеся материалы

Самовосстанавливающийся «Живой» бетон

Ничто не вечно под луной. Любые конструкции и коммуникации подвержены износу, чем меньше срок службы, тем менее актуален материал и технология, поскольку капитальный ремонт сложная и дорогостоящая операция, хотя и постоянное поддержание в рабочем состоянии - обслуживание объекта, тоже процедура крайне хлопотная. Поэтому настоящим прорывом в этом направлении считается появление самовосстанавливающихся материалов. В Голландии ученые, по образу и подобию ракушек и содержащихся в них минералов, вывели новый вид самозалечивающегося цемента. В него добавили минералы и специальные бактерии, которые и придали новому цементу гибкость, легкость, дополнительную прочность и возможность самовосстанавливаться. При необходимости самолечение происходит с помощью простого дождя и углекислого газа, путем образования кальция, а далее известняка, который и восстанавливает трещины. Для регионов с сисмической опасностью изобретение «живого бетона» это настоящий прорыв (рис. 2).

Рис. 2. «Живой» бетон

Самовосстанавливающиеся полимеры

Также самовосстановление применяется в полимерах. Путем встраивания лечебной капсулы в матрицу полимера вместе с катализатором или отвердителем. Трещина появляясь, ломает капсулу, которая смешиваясь с катализатором, устраняет трещину. При втором варианте требуется нагреть полимер для заживления трещины.

Самовосстанавливающиеся металлы

Более сложно обстоят дела с самовосстановлением металлических материалов. В первом варианте также встраивают лечебную капсулу в матрицу, которая сама при разламывании приступает к лечению либо требует нагрева. Во втором варианте укрепляют сплав нитями другого сплава с памятью формы, что тоже требует нагрева. В третьем варианте перенасыщают сплав, чтобы благодаря энергии при образовании трещин сформировался осадок на проблемных местах, который и останавливает дальнейшее разрушение.

3. Новейшие материалы

3-В-холодные кирпичи

Новейшие кирпичи «Cool-Bricks» - в переводе «холодные кирпичи» компания Emerging Objects Corporation печатает на SD-принтерах, придавая им рыхлую структуру и любую форму. Вирджиния Сан Фрателло и Рональд Раэль обошли современные системы кондиционирования воздуха, используя простую воду и систему охлаждения через испарение, известную еще египтянам и персам, что дает колоссальные возможности по экономии ресурсов и электроэнергии. Еще одним достоинством является удобство модульного строительства системы охлаждения и увлажнения воздуха из этих кирпичей от отдельного помещения до целого здания, стены из него напоминают сетку. Что является чудом и острой необходимостью в сухих и жарких районах (рис. 3).

3-Б-биопластик

Компания Dus Architects печатает на 3Э-принтере секции стен для дома из биопластика, состоящего из микрофибры с растительными маслами. Заглядывая в будущее, компания планирует переплавлять старые или ненужные секции и достраивать или строить новые. Безотходное строительство - как нельзя более заманчивая перспектива (рис. 4).

Биодинамический бетон-пожирающий смог

Еще одним настоящим чудом является создание - биодинамического бетона, который способен поглощать частички смога, преобразуя их в инертные соли, полностью очищая окружающий воздух. Биодинамический бетон чудесно окутывает здание белым покрывалом экзоскилета, придавая строению фантастический вид. Фантастику уже воплотили в Италии. По новейшей технологии с использованием наноматериалов построили павильон на всемирной выставке «ЭКСПО- 2015» в Милане (рис. 5).

Водоросли-альтернативная энергия

В Германии в городе Гамбург впервые во всем мире использовали - настоящие морские водоросли, для настоящего строительства по технологии «BioHouse». На стенах здания расположили резервуары с морскими водорослями, которые под воздействием солнечных лучей, обдуваемые углекислым газом, инициируют бурный рост, выдавая огромное количество энергии, призванное полностью решить вопрос самообеспечения здания электричеством. Дополнительным бонусом идет вопрос параллельного создания дополнительной тени от разросшихся на прямом солнце водорослей, что дополнительно снижает затраты на охлаждение и кондиционирование. При необходимости ими можно накормить и жильцов дома (рис. 6).

Металлическая пена

Еще одним ноу-хау является - металлическая пена, для ее изготовления в нагретый до температуры плавления алюминий добавляют порошок гидрида титана. На выходе, после остывания, получают легкую, прочную пену любой формы. Это первый шаг к проектам городов на воде (рис. 7).

Стеклянная черепица для крыши

Шведская компания SolTech Energy разработала инновационный материал стеклянную черепицу, состоящую из стеклянных панелей превосходящих свои глиняные и бетонные аналоги по сроку службы. Благодаря стеклянной черепицы, воздух под ней от прямых солнечных лучей прилично прогревается и перенаправляется в центральную систему отопления дома. Данная система применима при любой (воздушной, водяной) системе центрального отопления. В Швеции, Испании и США уже вовсю используют данную экономию энергоресурсов (рис. 8).

Грибы

Достойную альтернативу пластмассам представила компания Ecovative Design - это гриб, а точнее мицелий грибов. По новой технологии «Mushroom® Insulation» (изоляция из гриба) отходы сельского хозяйства смешивают с мицелием и оставляют на определенное время и при определенной температуре в требуемых формах. После нагрева рост мицелия прекращается и получается легкий, теплый, не горючий, с потрясающей шумоизоляцией материал. Практически полный аналог полистирола только экологически чистый, не токсичный, не аллергический. После использования нет проблем с утилизацией. Уже построен первый передвижной дом размером 2,1*3,6метра (рис. 9).

Умный бетон

Компании Tarmac понадобилось 60лет, чтобы создать абсорбирующий, впитывающий воду асфальт Tarmac Topmix Permeable - проницаемый «умный бетон» с кусочками гранитного щебня. Пористый асфальт сохраняет прочность и выдерживает нагрузки, к тому же, наделен способностью пропускать 4000 литров воды за 60 секунд. Это позволяет бороться с паводками, направлять воду в резервуары при необходимости, обезопасить движение автотранспорта и охладить покрытие в жару из накопившейся воды в самой мембране и дренажах. Сейчас ученые работают над адаптацией умного асфальта к низким температурам (рис. 10).

Рис. 3. 3-D кирпич

Рис. 4. 3-D- биопластик

Рис. 5. Павильон в Милане

Рис. 6. Здание по технологии «Bio-House»

Рис. 7. Металлическая пена

Рис. 8. Стеклянная черепица

Рис. 9. Дом из мицелий грибов

Рис. 10 Умный асфальт

Заключение

С каждым днем в мире появляется что-то новое, новые технологии, новые материалы. Строительство продолжает стремительно развиваться и продолжит нас удивлять. Но в тоже время ежедневно численность населения растет, в ближайшей перспективе нехватка жизненного пространства, ресурсов, элементарной воды и воздуха, полезных ископаемых, источников энергии. Сегодня в мире, перед всеми странами стоит одинаковая задача - используя все достижения науки, все известные технологии, все возможные материалы сделать «умный дом» экологически чистый, автономный и самодостаточный.

экологический бетон кирпич гриб

Библиографические ссылки на источники

1. Байер Е., Ecovative: материалы из грибов как альтернатива пластикам.

2. Василевский Д., 6 новых технологий в строительстве способных изменить мир.

3. Двоскина Н., Проект бамбукового города в Китае.

4. Кокцинская Е., "Интеллектуальные" материалы.

5. Колодийчук А., Британцы разработали поглощающее воду дорожное покрытие.

6. Новости фасадного рынка, «Грибная» изоляция от компании «Ecovative Design».

7. Хель И., 10 невероятных строительных технологий, которые могут изменить мир.

8. Хижняк Н., 6 технологий строительных материалов, которые изменят наше будущее.

9. Шипицин А., Топ-20 инновационных строительных технологий.

Размещено на Allbest.ru