Инновационные строительные материалы

Реферат выполнил ст. ПГС Южаков А.В.

Тюменский государственный архитектурно-строительный университет

Тюмень-2013г

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.

Целью работы является изучением на сегодняшний день инновационных строительных материалов.

Австролийские стройматериалы 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. Новый завод по переработке углекислого газа в различные строительные материалы должен начать функционировать уже в 2017 году.

Панели из натурального камня

Slimstone представляет собой новый инновационный, полностью натуральный, композитный продукт от компании Cortile. Благодаря использованию запатентованной технологии обработки, компания смогла совместить в одном продукте сразу два строительных материала – тонкий срез природного камня прочно соединен в панели с мягкой и прочной композитной подложкой из пробки.

Полученные в результате легкие и, согласно утверждению компании, самые тонкие каменные панели Slimstone хорошо поддаются фрезерованию (их можно резать так же легко, как и материалы из пробки), обладают высокой гибкостью и обеспечивают дополнительную звукоизоляцию. Листы природного камня, в десяти вариациях цвета и текстуры поверхности, поставляются из Индии.

Стандартная панель из натурального камня Slimstone имеет размеры 24 х 48 дюймов (60,96 х 121,92 мм) и весит всего 2 килограмма, но при этом сочетает в себе все преимущества других традиционных напольных покрытий, таких как ламинат, дерево, камень или ковролин. Впрочем, как утверждает компания-производитель, Slimstone можно использовать и в качестве стеновых покрытий – панели гармонично вписываются в любой интерьер. Неотъемлемым достоинством продукта является эксклюзивность – природная красота и неповторимый рисунок натурального камня гарантируют, что полученное напольное или настенное покрытие будет единственным в своем роде.

Панели из натурального камня отличаются простотой в установке – их не нужно приклеивать, поэтому они могут быть использованы повторно. Кроме того, они отличаются легкостью в транспортировке, что делает весь процесс строительства экономически более рентабельным. Благодаря уникальным свойствам, панель Slimstone при необходимости так же легко демонтировать или заменить, как и ковровую плитку. Продукт идеально подходит для использования в интерьере офиса, административных и коммерческих помещений, а также для оформления стендов на показах и выставках.

Кирпичные блоки из песка и бактерий

Промышленный дизайнер Джинджер Криг Досир представила новую инновационную технологию изготовления стандартных кирпичных блоков – с помощью выращивания из песка и бактерий.

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.

Созданная дизайнером стартап-компания Biomason получила 500000 евро в качестве приза от Международного конкурса Postcode Lottery Green 2013, которые планируется направить на продолжение разработки новой технологии.

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.

Бетон с использованием высушенных морских водорослей

Исследователи из Университета Аликанте объявили о разработке нового способа приготовления бетонной смеси, которая отличается повышенной прочностью и устойчивостью. Этот новый строительный материал основан на портландцементе с добавлением золы из остатков морских трав Посидонии Океанской.

Эта новая смесь, разработанная и запатентованная исследовательской группой факультета технологии материалов и городского планирования, позволяет улучшить многие механические свойства готового бетона, такие как, например, начальное сопротивление, и в то же время решить проблему экологии, утилизируя остатки водорослей.

В настоящее время в качестве добавки к бетонной смеси используется летучая зола. Свойства летучей золы таковы, что величина начального удельного сопротивления у «зольного» бетона примерно такая же, что и у обычного бетона, но с течением времени удельное сопротивление материала с золой увеличивается до больших значений, чем у бетона с портландцементом. Ученые из университета Аликанте обнаружили, что добавление золы из морских водорослей приводит к значительному увеличению начального сопротивления бетонной смеси.

Среди других характеристик нового бетона исследователи также отмечают его флуоресцирующие свойства и прочность на сжатие, которые зависят от процентного соотношения морских водорослей в бетонной смеси.

Кстати, не так давно ученые уже попробовали использовать новую бетонную смесь для изготовления амортизирующего ограждения дороги, которое способствует сведению к минимуму риска получения человеком значительных травм при автомобильной аварии. Этот «водорослевый» барьер поглощает и рассеивает большую часть кинетической энергии, образующейся при столкновении. Во время испытаний было обнаружено, что барьер может поглощать 4116 Джоулей энергии – другими словами, он полностью амортизирует воздействие тела весом в 75 килограмм, упавшего на него со скоростью 38 км/ч.

Самовосстанавливающийся бетон при помощи бактерий

Несмотря на высокие характеристики по прочности, при длительной эксплуатации, и особенно в неблагоприятных условиях (например, под воздействием влаги), бетон также подвержен разрушению, как и другие строительные материалы. Для того, чтобы увеличить его долговечность, ученые из британского университета Бата работают над созданием самовосстанавливающейся бетонной смеси, которая может быть использована для герметизации трещин в железобетонных конструкциях.

Главным отличием нового материала является наличие в смеси специальных микрокапсул, в которых содержатся сульфатредуцирующие бактерии. При проникновении влаги через трещины и попадании на бактерии, они начинают активно размножаться, производя известняк, который способствует «зарастанию» трещин. По словам доктора Ричарда Купера из департамента биологии и биохимии университета Бата, новая бетонная смесь с бактериями предлагает двойной уровень защиты, в том числе и для предотвращения коррозии стальной арматуры в железобетоне. «Помимо того, что бактерии «заживляют» трещины в бетоне, в процессе выработки известняка они используют кислород, который в противном случае мог бы стать причиной коррозийных изменений в металле» — отмечает он.

Как считают разработчики, самовосстанавливающийся бетон не только способен увеличить срок службы бетонных конструкций, но и позволит в два раза снизить затраты на ремонт и обслуживание, а также будет способствовать уменьшению выбросов углекислого газа при производстве бетона.

Стоит отметить, что разработка самовосстанавливающегося бетона все еще находится на ранней стадии. Цемент, который является обязательным компонентом при производстве бетона, представляет собой неблагоприятную (щелочную) среду для размножения большинства бактерий. Поэтому на данном этапе перед учеными стоит задача разработать щелочно-толерантные штаммы бактерий.

Кроме того, по мере восстановления и затвердевания бетон может раздавить и сами микрокапсулы, содержащие бактерии, — эту проблему также предстоит решить ученым. Также Кевин Пейн из департамента архитектуры и гражданского строительства университета Бата предлагает заложить в микрокапсулы наряду с бактериями питательные вещества и лактат кальция.

Древесноволокнистые плиты из пшеничной соломы

Американская компания-производитель строительных материалов Stramit USA представила на рынок новый продукт — древесноволокнистые плиты CAFboard (Compressed Agricultural Fiber Board), изготовленные из соломы пшеницы, оставшейся после сбора урожая.

Как правило, пшеничная солома сжигается или пропахивается вместе с землей, но теперь она может стать вторичным источником дохода для фермеров. Используя инновационный биоинженерный процесс производства, компания Stramit USA создала термореактивные плиты CAFboard, которые более долговечны, чем древесина или древесно-композитные плиты и пена. Новый материал отличается не токсичностью, прочностью, высокой устойчивостью к плесени и поражению вредителями. Отличные звукопоглощающие и изолирующие свойства обеспечиваются особой структурой плиты – микроскопические пустоты хорошо поглощают и рассеивают звук и тепло. Кроме того, прессование пшеничной соломы происходит при очень высоких температурах и давлении, при этом удаляется практически весь воздух, который мог бы поддерживать горение, поэтому плита CAFboard обладает высокой огнестойкостью.

Как утверждает компания, древесноволокнистые плиты изготавливаются любой толщины, они могут быть использованы как для возведения стен, так и для изготовления дверей и корпусной мебели, а также выступать в качестве «зеленой» альтернативы гипсокартону.

Компания также предлагает CAFquiet ™ — уникальные нешипованные панельные системы, изготовленные на основе стандартных стальных каркасов из переработанного металла с использованием плит CAFboard. Как утверждает Stramit USA, по сравнению с традиционными методами, эта система позволит сократить сроки строительства каркаса здания на 90 процентов, а также способствует максимальному сокращению строительных отходов.

Древесноволокнистые плиты CAFboard и панельные системы CAFquiet ™ найдут применение в строительстве практически любого здания или сооружения, начиная от медицинских и административных учреждений, торговых центров и складов и заканчивая жилыми домами и ресторанами.

Заключение

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.

Список литературы

Вся информация взята из статей научно популярного сайта “В завтра”