МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «»
РЕФЕРАТ
на тему
«Инновационные материалы в строительстве»
Выполнил
студент гр.11003120
Жалобкевич М.В.
Проверил:
Трус Г.В.
Минск, 2020
1. ПОЛУОРГАНИЧЕСКИЕ БЕТОННО-КИРПИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 4
1.1 САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ БЕТОН 4
1.2 ГИБКИЙ БЕТОН 5
1.3 КИРПИЧНЫЕ БЛОКИ ИЗ ПЕСКА И БАКТЕРИЙ 6
1.4 СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА 7
2. ДЕКОРОТИВНО-ДИЗАЙНЕРСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 8
2.1 ПРОЗРАЧНАЯ ДРЕВЕСИНА 8
2.2 ДИЗАЙНЕРСКИЙ МАТЕРИАЛ WOODSKIN 9
2.3 ЖИДКОЕ ДЕРЕВО 10
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 12
ВВЕДЕНИЕ
Появление инновационных технологий в производстве и строительстве неотъемлемая закономерность научного прогресса. Целью создания новых или модернизация страх технологий является потребность человека в более дешёвом, экологичном и надёжном материале.
Новый инновационный материал для строительства зданий и сооружений
В наше время осуществляются все больше и больше научных открытий, которые в будущем могут оказать большое влияние на строительную индустрию. В данном реферате я выбрал наиболее интересные, на мой взгляд, материалы, созданные путем микробиологических и химическими способами.
1. ПОЛУОРГАНИЧЕСКИЕ БЕТОННО-КИРПИЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
1.1 САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ БЕТОН
Бетон используется в качестве строительного материала уже более 6000 лет, со времён Древней Месопотамии. И до сих пор он – самый популярный строительный материал , позволяющий быстро возводить здания различных форм , и даже использовать для этого технологии 3 D -печати . Обычно для зданий используется железобетон – комбинация из металлической арматуры и бетона.
Недостаток бетона в том, что со временем в нём появляются трещины. Когда внутрь через них проникает вода, арматура ржавеет и конструкция теряет прочность. Зимой замерзающая в трещинах вода расширяет их и ускоряет процесс износа. Сейчас с этим борются, используя различные покрытия и пропитки, и добавляя лишнюю арматуру в попытках уменьшить нагрузку на бетон.
*Хенк Джонкерс из Делфтского технического университета разработал систему , позволяющую автоматически заделывать трещины в бетоне . При изготовлении в качестве одного из ингредиентов материала используют капсулы, содержащие бактерии и питательные вещества. В обычном состоянии бактерии неактивны. После того как в бетоне появляется трещина, поступающая внутрь вода растворяет капсулы и вызывает бактерии к жизни. В процессе жизнедеятельности они вырабатывают известняк, который закупоривает трещины.*
И всё равно, рано или поздно приходится проводить долгий и дорогостоящий ремонт бетонных строений. А строения, находящиеся, например, под водой, или хранящие внутри вредные материалы (ядовитые отходы производств, радиоактивные отходы) вообще очень сложно или невозможно ремонтировать.
В 2006 году строитель-технолог обратился к микробиологу Джонкерсу с вопросом, нельзя ли приспособить бактерии для создания самовосстанавливающегося бетона. Ему удалось решить эту задачу за три года – а это было довольно сложно. Бактерия должна выживать в очень жёсткой среде – бетон похож на камень, он сухой, и к тому же он очень щёлочной. Бактерии нужно как-то выживать внутри материала годами.
Лекция на тему «Новые материалы в строительстве»
Джонкерс обратился к бактериям рода бацилл , которые могут существовать в щёлочной среде, а их споры десятилетиями выживают без еды и воды. Оставалось только обеспечить им питание. Простой сахар уменьшил бы прочность бетона. После долгих поисков было решено использовать лактат кальция , и заключить бактерий вместе с их едой в капсулы из биоразлагаемого пластика.
Вода, попадающая в щели, растворяет пластик, и бактерии начинают размножаться, кушать лактат кальция и вырабатывать известняк. Поскольку этот процесс происходит в тех местах, где появились трещины, известняк закрывает их, предотвращая дальнейшее разрушение бетона.
Это изобретение может открыть новую страницу в строительстве, позволяя строить здания, мосты и другие сооружения, которые будут стоить дешевле в строительстве, потребуют гораздо меньше ремонта и прослужат гораздо дольше.
1.2 ГИБКИЙ БЕТОН
Ученые из Сингапура создали материал с прочностью металла и в два раза большей гибкостью, чем у обычного бетона.
В состав смеси ConFlexPave входят полимерные микроволокна, которые кроме гибкости повышают и сцепление с покрытием. Ученые из Наньянского технологического университета добились универсальной формулы, что позволяет добавлять в бетон разные композиты в зависимости от задач и условий участка.
Новый вид бетона подойдет для дорожного покрытия на замену существующим бетонным плитам. Панели ConFlexPave легче и прочнее, а значит, их быстрее устанавливать и менять в случае износа. Кроме уменьшения заторов из-за дорожных работ гибкий бетон в будущем поможет решать и конструктивные проблемы. Следующие три года ученые потратят на испытания и вывод смеси в массовое производство.
Первые гибкие бетоны появились порядка 10 лет назад под общим названием Engineered Cementitious Composites (ECC). Новый класс композитных материалов использует в составе микроскопические полимерные волокна, которые не схватываются намертво, а наоборот под давлением скользят относительно друг друга. Поэтому нагрузки на растяжение такой материал переносит без слома и деформаций.
Трещины все-таки появляются и в гибком бетоне, только значительно меньшего масштаба, что позволяет структуре восстанавливаться самостоятельно. Это особенно важно в случаях коррозии арматуры, из-за которой бетон буквально сыпется при расширении металлических прутьев. ЕСС-бетоны справляются с коррозией намного лучше, выдерживая трехкратную нагрузку без существенных деформаций, что делает их особенно эффективными в железобетонном каркасе и конструкциях дорожной инфраструктуры.
1.3 КИРПИЧНЫЕ БЛОКИ ИЗ ПЕСКА И БАКТЕРИЙ
Как известно, при производстве даже простых и общеупотребительных строительных материалов, таких как бетон, асфальт и кирпич, тратится огромное количество энергии и ресурсов, поэтому строительство считается одной из самых загрязняющих окружающую среду отраслей. Но недавно промышленный дизайнер Джинджер Криг Досир представила новую инновационную технологию изготовления стандартных кирпичных блоков – с помощью выращивания из песка и бактерий.
Созданная дизайнером стартап-компания Biomason на днях получила 500000 евро в качестве приза от Международного конкурса Postcode Lottery Green 2013, которые планируется направить на продолжение разработки новой технологии.
В качестве основы для создания кирпичей Досир использует песок, как самый распространенный на Земле и дешевый материал. Затем разводится жидкий цементирующий раствор, в котором содержатся бактерии, являющиеся средой для формирования кристаллов, источник азота, питательные вещества для бактерий, источник кальция и вода. Таким раствором поливается слой песка в форме в течение пяти дней, до тех пор, пока не образуется твердый материал. Как только питательные вещества и вода заканчиваются, бактерии погибают. Оставшийся раствор затем полностью перерабатывается в замкнутой системе для последующего использования, что позволяет сохранить водные ресурсы, а побочные продукты жизнедеятельности бактерий можно использовать в качестве удобрения.
В настоящее время Досир работает с компаниями в США и ОАЭ для расширения и усовершенствования процесса выращивания кирпичей. Так, было обнаружено, что этот процесс аналогичен методу выращивания растений в теплицах, что, по мнению дизайнера, поможет значительно упростить разработанную ею технологию и быстрее внедрить в производство.
1.4 СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
Австралийцы создали новый способ борьбы с глобальным потеплением: преобразование углекислого газа в кирпичи и другие стройматериалы.
Технология предполагает перманентную трансформацию углекислого газа в твёрдые материалы. Система действует следующим образом: диоксид углерода «вылавливают» из отходящих газов, а затем соединяют с низкосортными минералами (например, с силикатом магния или кальция). Так СО2 превращается в твёрдое вещество, которое становится основой стройматериала.
Созданные австралийцами кирпичи можно использовать даже в рамках самых ответственных проектов, требующих повышенного качества строительных материалов. Эффективность механизма уже была доказана в ходе лабораторных испытаний.
Австралийцы бились над этим проектом на протяжении шести лет, в результате чего в Австралии началось строительство завода при поддержке компаний GreenMag Group, Mineral Carbonation Internationa и Orica. Данный завод будет предназначен для демонстрации совершенно новой технологии, позволяющей очень эффективно уменьшать концентрацию СО2 в атмосфере Земли.
Завод будет располагаться на территории Ньюкаслского Университета в городе Ньюкасл-апон-Тайн. Компания Mineral Carbonation International вложит 9 миллионов долларов в на создание нового объекта.
2. ДЕКОРОТИВНО-ДИЗАЙНЕРСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
2.1 ПРОЗРАЧНАЯ ДРЕВЕСИНА
Дерево вскоре может вернуть себе статус одного из самых популярных строительных материалов. Правда, речь не об обычной древесине, а о прозрачной, созданной сотрудниками Королевского технологического института в Стокгольме. Она не только пропускает свет, но и помогает помещениям сохранять тепло.
Как отмечает Science Daily, исследования заняли несколько лет. Три года назад команда доказала, что прозрачная древесина превосходит стекло по теплоизоляционным характеристикам. В своей новой работе исследователи дополнительно усилили эти свойства.
Как и три года назад, сначала исследователи удалили из древесины лигнин — компонент клеточных стенок, поглощающий свет. Затем материал пропитали акрилом.
В результате древесина стала достаточно прозрачной, чтобы пропускать солнечный свет.
Затем материал пропитали полиэтиленкгликолем — полимером, который аккумулирует тепло и при этом обладает высоким сродством к древесине. Это твердое вещество, плавящееся при температуре 28°С.
В солнечный день прозрачная древесина, пропитанная полиэтиленгликолем, будет поглощать тепло, охлаждая помещение. Ночью полимер начнет затвердевать и отдавать накопленную за день энергию.
Механические свойства прозрачной древесины позволяют выдерживать высокие нагрузки, что делает ее перспективным строительным материалом. Кроме того, она намного экологичнее, чем пластик, бетон и стекло. И дерево, и полиэтиленгликоль биоразлагаемы, так что отслужившие свой срок деревянные панели будет легко утилизировать.
Проблема может возникнуть лишь с акрилом, но его ученые планируют заменить другим материалом.
Теперь исследователям предстоит масштабировать технологию, чтобы сделать возможным масштабное производство прозрачной древесины. Авторы разработки рассчитывают, что новый материал начнет применяться в строительстве уже через пять лет.
Ранее свой вариант прозрачной древесины представили исследователи из Китая. Они также удаляли из дерева лигнин, но делали это более экологичным способом. Новый подход позволил создать более крупные, толстые и прозрачные деревянные панели, чем когда-либо. Если тесты подтвердят прочность материала, для начала из него будут строить теплицы.
2.2 ДИЗАЙНЕРСКИЙ МАТЕРИАЛ WOODSKIN
Итальянская дизайн-студия MammaFotogramma представила гибкий материал с покрытием из древесины. Материал, названный WoodSkin, изготовленный с использованием станка с ЧПУ, может принимать любые абстрактные архитектурные формы
WoodSkin представляет собой сэндвич-плитки треугольной формы. В качестве наружных слоев использована финская фанера, а сердцевину составляют композитный нейлон и полимерная сетка. Все три компонента склеиваются между собой и спрессовываются для увеличения прочности. Затем наружные фанерные слои полученной сэндвич-панели подрезаются на станке с ЧПУ на небольшие треугольники, при этом текстильная сетка между ними не дает им распасться.
Самым главным достоинством нового материала является адаптация под требования проекта заказчика. Он может указать размер треугольников, геометрию и плотность в пределах сэндвич-листа, а также выбрать желаемую толщину древесины (от 4 мм до 30 мм).
WoodSkin выпускается как в листах, так и в рулонах. Материал может быть соединен между собой для создания больших по площади и непрерывных поверхностей. При формировании архитектурной структуры стабильность материала достигается посредством изгибов и складок, в некоторых случаях для дополнительной прочности и устойчивости могут быть использованы поддерживающие стойки.
В качестве финишной отделки готовой конструкции могут быть использованы различные отделочные и гидроизоляционные материалы. MammaFotogramma также изучает возможность выпуска WoodSkin с поверхностью из других, отличных от фанеры, материалов, не модернизируя технологические линии производства.
В настоящее время дизайнеры MammaFotogramma разрабатывают пользовательское программное обеспечение под Rhino, с помощью которого пользователи смогут самостоятельно проектировать и реализовывать свои идеи по созданию архитектурных конструкций желаемых размеров и формы.
2.3 ЖИДКОЕ ДЕРЕВО
Идея создания революционного строительно-отделочного материала под названием «жидкая древесина» принадлежит немецким учёным, а воплощение её в жизнь датируется концом прошлого столетия.Основными компонентами для производства являются измельчённые древесные отходы. При определённых условиях (давление, температура), они смешиваются с полимерными смолами, пластификаторами, красителями и антибактериальными добавками. Затем полученная масса заливается в специальные формы, где и принимает окончательный «товарный» вид.
С момента своего появления на строительном рынке, древесно-полимерный композит стремительно завоёвывает популярность. Спрос на него стабильно увеличивается с каждым годом. Причина – огромное количество неоспоримых достоинств, среди которых:
*близкое внешнее сходство с натуральным древом;
*значительный срок службы (до
*стойкость к грибковым заболеваниям, воздействию насекомых и гниению
*устойчивость к деформациям;
*способность выдерживать значительный вес;
*универсальность использования (для внутренних и наружных работ).
Недостатки жидкого дерева
К недостаткам жидкой древесины на сегодняшний день можно отнести только её значительную стоимость.
Разновидности жидкой древесины
В настоящее время поставщики предлагают довольно широкий ассортимент жидкой древесины.
В зависимости от типа покрытия, различают элементы с тиснёной, состаренной и шлифованной поверхностью.По способу соединения, доска из арбоформа бывает бесшовной (образует сплошное покрытие) и с зазорами.Тип профиля – ещё один важный показатель. В зависимости от назначения, детали производятся монолитными и пустотелыми.И также панели из жидкого дерева могут отличаться шириной, высотой рёбер жёсткости, их количеством, толщиной стенок.
Сферы использования жидкой древесины
Благодаря своей универсальности, жидкая древесина находит широчайшее применение во многих направлениях. Она востребована как в строительстве, так и в ландшафтном дизайне.
На сегодняшний день мы можем наблюдать прогресс и инновации в отрасли производства строительных материалов. Наблюдается тенденция в направлении экологичного производства материалов из переработанного сырья или отходов, что приводи к снижению стоимости материала.
Исследования проводятся в крупных институтах и лабораториях по всему миру, что свидетельствует о необходимости разработки новых технологий и материалов.
Источник: topuch.ru
Инновационные разработки в области строительного материаловедения и градостроения
Размухамедов, Д. Д. Инновационные разработки в области строительного материаловедения и градостроения / Д. Д. Размухамедов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 19 (205). — С. 151-154. — URL: https://moluch.ru/archive/205/49882/ (дата обращения: 15.10.2022).
В статье рассматриваются вопросы, связанные с внедрением инновационных разработок в области строительства зданий и сооружений. Приведены краткие сведения о некоторых разработках в данной сфере на основе различных смесей бетонов с учётом их метрологических показателей.
Ключевые слова: строительные материалы, бетонные смеси, инновационные технологии, градостроение, метрологические показатели.
На сегодняшний день, строительную индустрию нельзя представить без бетонной продукции. Как показывает статистика, по всему миру ежегодный выпуск бетона превышает 2 млрд.м 3 , продолжая оставаться самым ресурсоёмким видом строительной деятельности. В настоящее время, на строительных площадках используются более тысячи видов бетона, причем, технологии их производства продолжают совершенствоваться. Все в больших объемах обычные бетоны замещаются многокомпонентными модифицированными, что даёт возможность, применяя компьютерное проектирование состава бетонов и технологии их приготовления, прогнозировать физико-химические и эксплуатационные характеристики, эффективно управлять структурообразованием на всех технологических этапах и получать материал с требуемыми свойствами.
Важно подчеркнуть, что современные модификаторы для бетонов, армирующие волокна, высокоэффективные вяжущие наполнители и активные минеральные добавки, противоморозные добавки в бетон, позволяют получать новые инновационные строительные композиты с уникальными свойствами. Новые технологии производства бетонных смесей значительно расширили номенклатуру используемых в строительстве материалов с помощью суперлёгких теплоизоляционных бетонов, объемная масса которых не превышает 100 кг/м, таки и высокопрочные конструкционные материалы, характеризующиеся прочностью на сжатие не менее 200 МПа.
Внедрение эффективных механизмов управления архитектурно-строительной сферой является важнейшим условием поднятия на качественный уровень градостроительной деятельности, направленной на создание современного облика территорий и благоприятных условий для жизни, а также осуществления предпринимательства.
Как показывает практика, в условиях формирования рыночной экономики, в строительстве применяются новые технологии и материалы. Ошибочно ограничивать перечень строительной продукции исключительно зданиями и сооружениями. Данная область имеет важное значение, также и для совершенствования развития различных отраслей экономики на базе современных научных достижений.
На сегодняшний день, внедрение инновационных технологий нашло широкое применение не только в реализации товаров и услуг, но и в модернизации тяжелой промышленности. С точки зрения фундаментальных и прикладных основ инновации — это двигатель прогресса, без которого не осуществляется ни одна реформа или важное производственное решение, т. к. для воплощения новой идеи в реальность нужны уникальные разработки и современное модифицированное оборудование.
Развитие строительного производства обуславливает необходимость создания эффективных высококачественных материалов, применение которых является экономически целесообразным и позволяет сократить энергетические затраты и расход сырьевых ресурсов.
Особенно следует подчеркнуть важность внедрения современных технологических систем в период экономического роста Республики Узбекистан, когда предприятия расширяют производство и нуждаются в качественной технике. Одним из приоритетных направлений развития Узбекистана на период 2017–2021 года является совершенствование социальной сферы, связанного с улучшением жилищных условий населения, повышением уровня обеспеченности коммунально — бытовыми услугами, решением вопросов экологической безопасности проживания людей, строительство и модернизация комплексов переработки бытовых отходов, дальнейшее строительство и реконструкция дорожной инфраструктуры и многое другое.
Технологии современного строительства активно развиваются и предусматривают определенные цели и задачи, связанные с совершенствованием инфраструктуры градостроения на основе применения современных инновационных технологий. С каждым годом рынок строительных материалов увеличивается, но далеко не вся продукция имеет спрос. Это связанно с тем, что не все производители широкого ассортимента строительной продукции действуют с соблюдением жестких требований ГОСТов и СНиПОв, в которых описываются стандарты современной продукции.
Инновация в строительстве — рассматривается как не новшество, а как продукт который существенно увеличивает результативность действующей системы осуществления строительно-монтажных работ. Ни один вид строительства не может существовать без строительных материалов. Они делятся на несколько видов: вяжущие (гипс, цемент, известь), ограждающие конструкции (панели, блоки различных материалов), материалы отделки — гидроизоляционные и кровельные, герметизирующие (мастики, жгуты, прокладки для лучшей изоляции), различные виды бетонов, санитарно-технические изделия и другие.
В настоящей статье приведены краткие сведения о некоторых разработках в данной области, осуществленных в настоящее время. На основе международного опыта внедрения инновационных технологий в строительстве, создан новый вид — «фиброцемент», позволяющий сделать фасадные плиты крупноразмерными и самоочищающимися. Достоинством данного материала является, утепление помещения и современный вид благодаря рельефной поверхности. Строительный продукт обладает повышенной прочностью за счет включения в смесь целлюлозных и минеральных добавок. В зависимости от типа плиты и производителя, технические характеристики фиброцемента могут быть следующие:
– одопоглощение — около 8–14 % при прямом воздействии воды;
– предел прочности при продольном и поперечном изгибе составляет 25 МПа, 18 МПа;
– морозостойкость — 150 (количество циклов заморажива-ния/размораживания);
– температурный коэффициент расширения — около 0,008 (минимально подвержен деформации);
– теплопроводность — 0,22 Вт/м*К (обеспечивает незначительную отдачу тепла);
– горючесть — класс Г1 (горит не более 4 с);
рабочие температуры — от (-45 0 С) до (+80 0 С)
Предельные отклонения
Наименование
Размеры
Предельные отклонения
от 1200 до 3600
от 1200 до 1500
Отклонение от плоскостности
Отклонение от прямолинейности
Отклонение от прямоугольности
К положительным качествам фиброцемента выделяют отсутствие дополнений или армирующих решеток в конструкции плит, обеспечивающих высокую схватываемость частиц в процессе автоклавирования, не подвержен воздействию грибков или поражению плесенью. Важно подчеркнуть и такие преимущества как простота использования, монтажа при строительстве.
Не меньший практический интерес для разработки строительных конструкций, представляет «самозалечивающийся эластичный бетон». В качестве прототипа при разработке данного материала, была взята особенность обычных ракушек, обогащенных необходимым комплексом минералов, придающих им эластичность.
Новый тип бетона отличается эластичностью, устойчивостью к трещинам и легкостью на 40–50 %, в сравнении с предшествующими. Сильными сторонами данного инновационного материала является быстрый процесс восстановления после различных видов нагрузок, таких как землетрясение. Время восстановления происходит благодаря реакции с обычной дождевой водой и углекислым газом в атмосфере, что способствует образованию карбоната кальция (СаСО3) в бетоне. Конечное вещество обеспечивает скрепление появившихся трещин, т. е. «лечит» бетон. После снятия нагрузки восстановленный участок плиты будет обладать необходимой прочностью, как и ранее.
Важно отметить, что «самозалечивающийся эластичный бетон» эффективно применять при строительстве ответственных конструкций, таких как мосты, туннели, испытывающих постоянные нагрузки окружающей среды — землетрясения, ветровые и силовые нагрузки, колебания, температуры и другие физические воздействия.
Для анализа состояния и перспективы развития инновационных разработок строительных материалов, следует обратить внимание на результаты, полученные в университете Каталонии в ходе создания нового вида бетона. Разработка была представлена на Всемирной строительной выставке, проходившей в Барселоне. Принципиальными положениями, определяющими перспективность дальнейшего использования нового инновационного бетона, получившего название «HALF», является наличие ряда достоинств, в частности:
– легкость по сравнению с другими видами бетонов, обусловленная низкой плотностью;
– длительный эксплуатационный срок без дополнительного ремонта;
– экономичный и дешёвый в производстве, а также позволяет вести строительные и ремонтные работы в труднодоступных местах за счёт заливки бетона с помощью специального шланга;
– высокая скорость работы, т. к. быстро распределяется по всей поверхности и заполняет пустоты;
– высокое качество, позволяющее увеличивать общую жёсткость и прочность конструкции
Наличие в структуре бетона полимерных материалов даёт возможность не использовать обычные арматурные сетки при строительстве. Полимеры эффективно удерживают всю бетонную массу, не позволяя ей рассыхаться или деформироваться в ходе эксплуатации.
Создание композиционных материалов, стойких к климатическим, биологическим, производственно-химическим и другим эксплуатационным воздействия, прочных и надёжных в эксплуатации, представляет важнейшие научно-технические разработки российских учёных. Резкие перепады температур способствуют интенсивному накоплению конденсационной влаги в массиве ограждающих конструкций, особенно в стенах и многослойными материалами, имеющими различные теплофизические характеристики.
Одним из эффективных направлений является формирование стенового ограждения с плавным изменением коэффициента теплопроводности, что может быть достигнуто за счёт изменения поровой структуры легкого бетона. Разработанный состав бетона позволяет осуществлять фильтрацию воздуха и его осушение в теплое время года. На основании исследования физико-механических свойств, теоретически обоснован и практически исследован принципиально новый строительный материал — легкий бетон с изменяемой гранулометрией (интегральной структурой) пористого заполнителя. Разработанная модель функционирования ограждающих конструкций из легкого бетона, имеет в своем составе крупный пористый заполнитель, расположенный в три слоя, каждый из которых включает фракцию определённых размеров.
Не прекращаются исследования российских учёных, направленные на внедрение в производство легких бетонов, с изменяемой гранулометрией пористого заполнителя для стен зданий, работающих в суровых климатических условиях
О практических исчерпывающих возможностях в строительной индустрии различных инновационных видов бетонов, свидетельствуют разработки принципов проектирования высокопрочного монолитного железобетона для монолитного строительства, позволяющие получить деформативные характеристики, сравнимые с бетоном на крупном заполнителе за счёт синтеза высоконаполненной цементной матрицы. Формирующийся при этом композит характеризуется снижением количества капиллярных и контракционных пор, а также более плотной структурой новообразований. Разработана математическая модель зависимости предела прочности при сжатии монолитного железобетона от вида заполнителя, содержания композиционного вяжущего и суперпластификатора, позволяющая оптимизировать технологический процесс получения высокопрочного бетона и эффективно им управлять.
Как свидетельствует представленный аналитический материал, в XXI столетии, в технологии производства бетона произошёл значительный прогресс и в практику вошли модифицированные бетоны. Одним из таких примеров, являются бетоны сверхнизкой проницаемости и с повышенной коррозионной стойкостью, обеспечивающие долговечность конструкции без вторичной защиты, с морозостойкостью более 1000 циклов и водонепроницаемостью более 20 атмосфер. Важно отметить, что в технологии этих бетонов использованы новые типы добавок- органоминеральные модификаторы, представляющие собой поликомпонентные порошкообразные продукты. Такие бетоны снимают проблему преждевременного исчерпывания эксплуатационного ресурса железобетонных конструкций, что делает их применение перспективным в высотном, большепролётном, уникальном и транспортном строительстве.
В современном мире технологий, инновации в области строительства, являются актуальным новшеством, обеспечивающим качественный рост эффективности процессов возведения или эксплуатации зданий, сооружений, с соблюдение метрологических показателей и отвечающих мировым стандартам. Инновации в строительной индустрии должны соответствовать нижеперечисленным критериям:
С позиций описанных выше критериев представляет определенный научно-практический интерес разработка «Умный бетон», представляющий собой фильтрующий бетон. Физические параметры разработанного материала, такие как впитываемость, отличается от стандартного бетона, так как позволяет пропускать через тело сформированного композита, за короткий срок порядка 3300 литров в минуту, что позволяет создавать цементно-бетонные покрытия магистралей и улиц городов. Усовершенствованный состав бетона, позволяет поддерживать улицы сухими и безопасными. Несмотря на наличие положительных свойств, у разработанного состава бетона имеется существенный недостаток, связанный с низкой сопротивляемости отрицательным температурам.
В ближайшей перспективе бетон остается одним из самых ключевых строительных материалов в градостроительстве, т. к. при его производстве происходит не только минимальное потребление невосполнимых природных ресурсов, но и по своим показателям прочности, долговечности он не уступает другим видам строительных материалов, а также у него самая высокая сочетаемость с другими материалами.
Приведенный краткий аналитический обзор в отношении выполняемых разработок по инновациям в области строительных материалов, позволяет с достаточной определенностью сказать, что разработка новых материалов, предопределяет возможности: во-первых, увеличения производительности и функциональности, во-вторых, становится основной движущей силой технического прогресса в области создания новых видов материалов. По данным исследований зарубежных и отечественных авторов, 70 % всех новых инновационных продуктов созданы на основе материалов с новыми и улучшенными качествами, что позволяет воплощать в жизнь самые немыслимые задумки и проекты в области строительной индустрии.
- Абакумов Р. Г., Шкрабовская А. Ю. Инновационные технологии в строительстве // Межд. науч. журнал. — Белгород. — № 11. — 2017. — С. 11–15.
- Фомин П. Б. Стратегические цели и условия современного развития экономики и строительной отрасли России с учетом проблем методологии инноваций // ж. Управление. — № 4. — 2015. — С. 118–121.
- Яськова Н. Ю. Механизмы и проблемы инвестиций в стратегии установленного развития страны // Проект РТНФ № 10–02–00095. — Вестник РАЕН. — 2010. — № 4. — С. 157–169.
- Денисов А. С. Легкие бетоны с изменяемой гранулометрией пористого заполнителя для стен зданий, работающих в суровых климатических условиях: Дисс…. д -ра. техн. наук. — Новосибирск., 2007. — 220 с.
- Указ Президента Республики Узбекистан № 5392 «О мерах по коренному совершенствованию системы государственного управления в сфере строительства» от 2 апреля 2018 года
- Основы метрологии, стандартизации, сертификации и контроля качества: учебное пособие / A. Г. Шелепаев, Л. М. Осипович, О. Н. Соловьева, О. Е. Смирнова; под тех. ред. О. Н. Соловьевой; Новосиб. гос. архитектур. — строит. ун-т. — Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин)., 2012. — 124 с.
- ISO 14001:2015 «Системы экологического менеджмента. Требования и руководство по применению».
- www.mainavi.ru
Основные термины (генерируются автоматически): материал, бетон, разработка, строительная индустрия, легкий бетон, изменяемая гранулометрия, пористый заполнитель, разработанный состав бетона, строительная продукция, эластичный бетон.
Источник: moluch.ru
Инновации в строительных материалах
В индустрии строительных материалов происходят инновационные изменения, для которых подходит только слово РЕВОЛЮЦИЯ. Очевидно, что скоро традиционные строительные материалы и технологии будут полностью вытеснены новыми, более дешёвыми, лёгкими, удобными, тёплыми, экологичными материалами и технологиями и стоимость строительства упадёт в разы (хотелось бы верить, что это позволит наконец, решить жилищную проблему).
Хотелось бы привлечь внимание к технологии получения бетона и бетонных блоков, прочно занимают подобающее им место технологии пенобетона и газобетона сильно облегчающие бетонные блоки при уменьшении теплопроводности (т.е. улучшении теплоизолирующих свойств), есть оказывается и технология получения полистиролбетона (вспениватель пенополистирол), которая ещё эффективней: http://konkord-psb.com.ua/referat.php, отличные прочностные характеристики имеют блоки и панели из пеностекла: http://www.kanonstroy.ru/content/43/, причём при изготовлении используется либо песок, либо стеклянный бой, которого в РФ очень много. Основной тренд индустрии стройматериалов—всё более широкое применение современных полимеров при производстве строительных материалов, создаются и полностью полимерные материалы и комбинированные материалы (синтез традиционных и новейших полимеров—тот же полистирол бетон).
Всё более широкое применение находят чисто полимерные материалы, особенно пенополистирол (пенопласт), привлекает его относительно низкая стоимость, идеальные теплоизоляционные свойства, лёгкость, приятный внешний вид, доступность, технологичность (японцы строят из пенополистирола целые дома), но всегда при применении полимерных материалов надо иметь в виду и их минусы. В данном случае это наличие у части людей аллергии на стирол и огромную теплотворную способность пенопласта по сравнению даже с обычной древесиной и вообще его роковую особенность – он даёт в 40 раз больше дыма (и угарного газа) по сравнению с традиционными материалами при возгорании (именно это было причиной большого количества жертв в печально известной ХРОМОЙ ЛОШАДИ).
Из этого не следует, что пенопласт не следует использовать вообще, из этого следует только то, что он конструктивно должен быть изолирован от вероятного источника огня. Например использование его в качестве наполнителя в бетонных конструкциях и сэндвичпанелях с негорючей оболочкой вполне допустимо и оправданно. Особенности пенополистирола: http://www.youtube.com/watch?v=_0oYWvPh3T8 (хорошее, наглядное, видео). Большое значение приобретают сегодня технологии активации (идеального измельчения) компонентов и традиционных материалов: http://www.kanonstroy.ru/content/28/, что позволяет многократно повысить их прочностные характеристики (этот аспект уже освещался ранее при рассмотрении технологий глиняного МАГА Владимира Попова: http://rutube.ru/video/05ba18cc38bccbb888bff93daa008873/, собственно –это вклад России в современную строительную индустрию). Появились интересные технологии несъёмной опалубки, когда опалубка выполняет роль строительной конструкции и является своеобразным конструктивным элементом: http://www.youtube.com/watch?v=PC7Fj0GWvZo.
В книгах нашего гения изобретательства Генриха Сауловича Альтшуллера обычно выделяется глава про кирпич, оказывается такой простой конструктивный элемент, как кирпич является неисчерпаемым источником изобретательской мысли человечества. Действительно, только в сегодняшнем материале разобраны шлакоблоки (это кирпич из шлака), высокопрочный быстроизготавливаемый кирпич по японской технологии на основе песка и эпоксидной смолы: http://www.ids55.ru/ais/articles/stroyindustriya/818—-2012.html , кирпичи из бумажных отходов, землебитные и саманные кирпичи, кирпичи из крови, кирпичи из золы: http://www.vesti.ru/doc.html?id=986421 (что актуально для промышленно развитого Башкортостана), стеклоблоки (стеклянные кирпичи—почему бы их не делать на стекольных мощностях РБ. ) цветные кирпичи и наконец сверх актуальные для развития северо-востока РБ ДЕРЕВЯННЫЕ кирпичи: http://www.newshouse.ru/page-id-4702.html и это только в одном маленьком обзоре. Интересный материал про стеклянную крышу (крышу из стеклянной черепицы ) и солнечные сэндвич-панели: http://www.ids55.ru/ais/articles/stroyindustriya/818—-2012.html . Абсолютно прорывная инновация —балки созданные с помощью 3 D печати: http://www.vzavtra.net/materialy/balki-iz-fraktalnyx-struktur-sozdannyx-s-pomoshhyu-3d-pechati-v-10000-raz-prochnee-stali.html , хотя она и не доведена до промышленного образца, но очевидно, что будет доведена и это революция в строительстве, так как на 2 порядка увеличивается прочность конструкций, что позволит экономить миллионы тонн строительных материалов и соответственно удешевить строительство, поскольку в технологии предусмотрено компьютерное моделирование нагрузки на строительную конструкцию, есть возможность открыть это направление в предполагаемом центре прототипирования. Очень интересна идея самовосстанавливающегося бетона и асфальта (когда восстановление трещин известкованием происходит при простом смачивании конструкции): http://www.vzavtra.net/materialy/uchenye-razrabotali-samovosstanavlivayushhijsya-beton-dlya-zapolneniya-treshhin.html
http://hainanwel.com/ru/unusual-world/2203-self-healing-bio-concrete.html, которые позволяют качественно увеличить межремонтные сроки строительных конструкций и дорог. Огромное развитие получили технологии кровли, каких только сегодня кровель нет: металлочерепица любой конфигурации и черепица на полимерно — песчаной основе, и мягкая кровля и чисто полимерные покрытия. Выбор практически не ограничен. Такое же как в кровлях разнообразие наблюдается и в напольных покрытиях (меня, например удивили наливные полы на эпоксидной основе: красиво, оригинально и технологично).
Всё это хорошо, но роскошные новые строительные материалы в огромной мере завозятся в страну (и РБ) из-за границы, что является экономическим абсурдом. В РБ есть для индустрии строительных материалов все условия: сырьевая база (в наличии месторождения всех традиционных строительных материалов), производство многих полимеров, стекла и керамики.
Огромный научный потенциал и трудовые ресурсы со средним образованием (в РБ пока в наличии безработица). То есть, в наличии условия для развития малого и среднего бизнеса на этой основе. Помощь государства в организации такого бизнеса могла бы заключаться в выкупе ноу-хау на такие производства у зарубежных (и наших) фирм, (с нашими можно было бы создавать и производства на паях), предоставлении льготных кредитов (или даже ссуд), налоговых освобождениях на какое-то время и обучении основам бизнеса. Самое главное, совершенствование строительного комплекса позволило бы качественно в разы увеличить рынок жилья, создало бы стимулы у населения для производительной работы, такой рынок, как известно, является локомотивом развития экономики вообще, так как тянет за собой и смежные отрасли, создаёт рабочие места, следовательно повышает совокупный спрос и улучшает общую экономическую коньюнктуру. В противном случае альтернативой будет захват этого рынка иностранными (в первую очередь китайскими и турецкими фирмами), которые могут даже построить такие производства здесь (но используя мигрантов-как дешёвую рабочую силу), что неизбежно сузит этот рынок и затормозит экономическое развитие.
Как всегда просьба посмотреть материалы по теме (есть на самом деле интересные)
Источник: kolybanov.livejournal.com
Новые технологичные материалы, используемые в строительстве
Многие из наиболее широко используемых сегодня строительных материалов имеют ограничения из-за воздействия на них окружающей среды. Инженеры по всему миру разрабатывают новые инновационные строительные материалы, которые могли бы предоставить альтернативу прежним.
Какой материал в мире наиболее широко используется в строительстве? Он окружает вас днем и ночью — когда вы работаете, развлекаетесь и спите. Это цемент. Наряду с другими распространенными строительными материалами, такими как кирпич, дерево, сталь и стекло, он почти повсеместно применяется. Он универсален, имеет низкую стоимость и практичен.
Ученые постоянно разрабатывают варианты других альтернативных материалов. Рассмотрим самые инновационные из них.
3D-печать биопластика
Отходы являются серьезной проблемой в строительной отрасли. Различные исследования показали, что от 20 до 30% строительных материалов создают экологические проблемы при их производстве.
Применение биопластичных конструкций может изменить ситуацию. Они используются для полов, фасадов, лестниц и даже целых зданий. Биопластика является инновационным материалом с точки зрения сокращения отходов. Она на 100% состоит из растительных полимеров. При изготовлении конструкций используется уже ранее переработанный материал.
Более того, если принтер совершит ошибку, пластик можно просто измельчить и вернуть в смесь, что приведет к созданию проектов без каких-либо потерь.
Новый «Программируемый» цемент
Когда цемент (заполнитель из различных материалов) смешивают с водой, песком и камнем, и оставляют сохнуть, он образует бетон — основу современных зданий. Но он пористый, пропускает воду и химикаты, что приводит к ржавчине в любых стальных опорах, заключенных в него. Проблема в том, что на молекулярном уровне бетонные частицы образуются случайным образом, позволяя пространству проходить жидкости и другим соединениям.
Программированная молекулярная структура — это когда цемент формируется в более плотно упакованные кубы, сферы или ромбовидные структуры. Добавление в цементную смесь отрицательно и положительно заряженных поверхностно-активных веществ, помогает формировать требуемую форму изделию.
Гидрокерамика
Представьте себе жаркий летний день в душном офисе. Решение проблемы: включить кондиционер. Что, если здания спроектированы с использованием материалов, которые сами регулируют температуру? Это гидрокерамика, пассивно охлаждающая помещения зданий.
Конструкция представляет собой своего рода фасад, выполненный из керамических панелей, пропитанных гидрогелем — нерастворимым полимером. Применительно к зданиям гидрокерамика имеет довольно интригующие возможности. Гидрогель способен впитывать влагу из воздуха. В жаркие дни вода, содержащаяся в полимере, начинает испаряться, что оказывает охлаждающее воздействие на здание — это как «дыхание» здания через испарение. Исследователи предполагают, что здания, обшитые этим материалом, будут на 5–6 C холоднее, чем температура наружного воздуха, и могут снизить расходы на кондиционирование воздуха на 28%.
Бетонный кирпич
Триллионы кирпичей производятся каждый год, и большинство из них при выпуске нагревают до чрезвычайно высоких температур в печах, что является частью процесса — и все это требует большого количества энергетических затрат.
Теперь существует новый способ производства бетонных кирпичей при температуре окружающей среды, что исключает необходимость их обжига. Песок помещается в прямоугольные формы, затем в них вводятся бактерии. Через несколько дней образуются кристаллы карбоната кальция, которые «растут» вокруг каждой песчинки и образуют твердый, похожий на камень экологичный материал.
Строительные панели
Разнообразие материалов, используемых для потолков и полов, часто ограничивается кирпичом, листовым металлом, бетоном.
Строительные панели считаются универсальными и имеют широкий спектр использования. Новые технологии позволяют впрыскивать воздух в расплавленный алюминий, который образует пузырьки благодаря дисперсии керамических частиц в смеси, что снижает шум в помещениях, кроме того, материал на 100% пригоден для повторного использования и он не горюч.
Хотя несомненно, что многие новые технологичные строительные материалы сегодня будут использоваться десятилетиями, если не веками — разработка альтернатив, безусловно, продолжится.
Источник: strofix.ru