Дома в будущем

Строим из… воздуха

Андрей ТЕРЕХОВ

Поиск новых строительных материалов ведется издавна и по сей день. Но, как говорится, новое — это хорошо забытое старое. Герой нашей статьи был когда-то просто-напросто заброшен в дальний угол. Но справедливость восторжествовала! И теперь этот строительный материал — один из главных конкурентов дерева и кирпича в частном строительстве. Имя ему — пенобетон.

Пенобетон был придуман еще в начале XX века. А применять этот материал в строительстве начали лишь в середине прошлого века. Но и в те времена широкого распространения он не приобрел. С середины 80-х все встало на свои места. Технологии развивались, и популярность пенобетона начинала стремительно набирать обороты.

Основным компонентом в нем является… воздух. Его там 50-85%. А цементно-песчаный раствор — лишь связующее вещество, которое заключает газообразную среду в маленькие капсулы. Получаемый материал активно используют в многослойных стеновых конструкциях в качестве утеплителя. Он практически не пропускает холод. Данный эффект и достигается за счет воздуха. Известно, что из всех веществ на земле у него самая низкая теплопроводность.

Если вы решили строить дом из таких «кирпичей», то на теплоизоляционных материалах можно и сэкономить. Блоки с удовольствием возьмут часть их работы на себя. Чем больше пор, тем ниже плотность. Именно такое качество делает пенобетон очень легким по сравнению с другими, менее пористыми «соплеменниками», что является серьезным преимуществом. Предположим, вы захотели построить монолитный или кирпичный дом, а проектная контора провела исследования грунтов, просчитала вес здания и пришла к выводу, что слои грунта необходимо усиливать или возводить более мощный фундамент. Но это уже дополнительные капиталовложения. А, как мы знаем, деньги никогда не бывают лишними. Конечно же, выйти из подобной ситуации и поможет наш новый знакомый.

У этого материала много и других полезных качеств.

К примеру, стены из него очень устойчивы к открытому огню. Натиск пламени материал сдерживает до трех часов, надежно защищая арматуру от высоких температур. Также пенобетон используют как отличный звукоизолятор, возводя из него перегородки внутри здания. С этой же целью его применяют и в перекрытиях (об этом чуть позже).

Наконец, достаточно важное преимущество кроется в раздутости блоков, ощутимо отражающейся на цене. Еще бы! За воздух не платят. В результате дом из пенобетона обходится в полтора-два раза дешевле обители из кирпича или обычного монолита.

И все бы хорошо, но, несмотря на столь значительный набор положительных свойств, есть у него и весьма значительный недостаток, который резко ограничивает возможности, — низкая прочность. Под большой нагрузкой пенобетон разрушается. Именно поэтому дома можно строить одно-, двух- и в редких случаях трех этажными. Но не выше!

Производят пенобетон следующим способом. Раствор (цемент, мелкий песок и вода) смешивают с пенообразной массой, полученной из специальных веществ, и взбивают полученный состав. Это действо так напоминает процесс приготовления теста для пирога! Но если пирог можно сделать самому, то с созданием пенобетона справиться вряд ли удастся. Для этого нужны специальные дорогие смесительные установки. Они могут быть как промышленными (для изготовления блоков), так и мобильными. Вторые привозят на стройку, и жидкое сырье вырабатывают прямо на месте.

По своему назначению материалы из «воздушного бетона» делятся на две большие группы: теплоизоляционные и конструкционные. Первые обладают самой низкой плотностью (300-600 кг/куб. м) и весьма небольшой несущей способностью. Поэтому именно этот вид получил признание в области теплоизоляции.

В конструкционных блоках воздуха гораздо меньше (600-1200 кг/куб. м). Вот почему они более крепкие и их используют при возведении несущих элементов зданий.

КАК ВОЗВОДИТЬ СТЕНЫ

Если вы решили строить дом из пенобетона, то сначала необходимо определиться, какие стены лучше выбрать — монолитные или сборные.

При возведении сплошных смесь льют в опалубку, которую изготовляют, например, из обычных листов ДСП, ДВП. Или же ее роль выполняет кирпич. Если в первом случае стена целиком состоит пенобетонных блоков (ее используют в основном в качестве перегородки), то во втором она получается многослойной.

«Кирпичный плен» бывает двух видов. В одном пенобетон заключен между двумя кирпичными стенами. Предлагаемый вариант используют как в малоэтажном, так и в высотном строительстве. Другой представляет собой следующее: наружная стена кирпичная, а внутренняя — из древесных плит. Разумеется, несущая способность такой конструкции несколько ниже, но для возведения одно-, двух- или трехэтажных коттеджей это самый оптимальный вариант.

Если желания тратиться на многослойные стены нет, можно обойтись сборными, из готовых блоков. Ограждающие несущие части здания из подобных элементов под силу возвести любому. Представьте себе: блок габаритными размерами 400x200x200 весит всего около 12 кг. То есть их можно монтировать самостоятельно!

Именно по этой причине пенобетон завоевывает симпатию все у большего количества владельцев участков, желающих построить свой загородный дом. Кроме того, можно не нанимать бригаду со смесительной техникой, поскольку такое «удовольствие» влечет за собой дополнительные финансовые траты, размеры которых определяются районом, политикой фирмы и прочими факторами.

Для возведения сборных стен используют строительные блоки с плотностью 600-1200 кг/куб. м. Чем она выше, тем больше не только несущая способность, но и теплопроводность. Так что если вы строите одноэтажный домик, возводите его из пористых камней плотностью 600кг/куб. м. Их несущей способности вполне хватит. А если ваша крепость будет двух- или трехэтажной, то рекомендуем выбрать более плотные детали.

Стеновые элементы соединяют между собой не цементным раствором, а специальным клеем, который наносят на их поверхность очень тонким слоем. Вы наверняка зададите вопрос: «А почему не используют традиционный способ?» Все дело втом, что теплопроводность цемента довольно большая, и при толщине слоя в 5-10 мм образуются такие мосты холода, что использовать пенобетон становится бессмысленно. Слой клея не превышает 1-2 мм. К тому же эти конструктивные элементы обладают практически совершенной формой (никаких сколов и выпуклостей) и поэтому сопрягаются между собой почти идеально. И никаких мостов холода!

Если сроки строительства для вас очень важны, то дом из пеноблоков — самый что ни на есть подходящий вариант. По сравнению с монолитными или кирпичными скорость возведения может увеличиться почти в два раза.

Несомненно, многослойные стены надежно защитят вас от февральской стужи. Сквозь монолит ей просто не пробраться в вашу обитель. А смогут ли сборные ограждения справиться с такой ответственной миссией? Конечно, да. Но для этого им понадобятся помощники — утеплители, которые преградят путь холоду и не дадут ему прокрасться внутрь дома. Для этих целей используют пенополистирол толщиной около 50 мм. Внутреннюю часть стены грунтуют, затем наносят специальный клей и монтируют сам утеплитель. Его внешнюю поверхность покрывают грунтовкой и шпатлюют. Теперь можно клеить обои или приступать к покраске.

Несущие ограждающие конструкции (стены) — одна из главных частей здания. А их возведение — дело весьма и весьма ответственное. Поэтому перед его началом настоятельно рекомендуем вам проконсультироваться со специалистами. Это избавит отлишних проблем и поможет сберечь деньги.

Давайте подумаем, а в какую сумму нам выльется возведение 400-миллиметровой стены для одноэтажного дома с габаритными размерами 8×7 м. Нетрудно подсчитать, что общий объем блоков из пенобетона, затраченного на конструкцию, составит 33,6 кв. м. Умножим это значение на среднюю стоимость 1 кв. м такого материала (2,8 тыс. руб.) и получим около 94 тыс. руб. Сравнимые деньги придется отдать и за монолит (сами расходные материалы будут чуть дешевле блоков, но траты на аренду смесительной установки и на оплату компонентов опалубки сравняют счет).

Между прочим, кирпичные стены той же толщины обойдутся в 160 тыс. руб. Но при равной толщине конструкциям из кирпича никак не сравниться с нашим «дутым» стройматериалом по способности хранить тепло, так как их нужно будет утеплять более основательно. Это по самым скромным подсчетам еще плюс около 15 тыс. руб. А если добавить еще и выплаты рабочим (около 50% от стоимости материала), то получится, что за блочные или сплошные (монолитные) стены мы отдадим около 142 тыс. руб., а за кирпичные — 240 тыс. руб.

КАК УТЕПЛИТЬ ПЕРЕКРЫТИЕ ИЛИ КРЫШУ

Пенобетоном можно утеплять не только стены, но и перекрытия. Можно сказать, что, используя этот пористый материал, вы одним выстрелом убиваете сразу двух зайцев — утепляете, а за одной выравниваете пол. Делают это так. На пол подается жидкий пеноматериал, который, как мы уже говорили, производят в смесительной установке прямо на стройке. Его плотность варьируется от 600 до 1200 кг/куб. м. Пласт равномерно распределяют по всей площади и обязательно выравнивают. Его минимальная толщина — 20 мм, максимальная — 80 мм. А дальше ждете, когда пенобетон наберет прочность. Срок ожидания здесь не сравним с другими представителями этого класса: уже через четыре-пять дней можно укладывать второй, защитный, слой из сухих строительных смесей. Из них обычно делают наливные полы (самовыравнивающиеся ССС). Исходный материал разводят водой, замешивают и выливают на горизонтальную плоскость. Так как в нем присутствуют особые компоненты, называемые пластификаторами, полученная масса равномерно растекается по всей площади. И никакого ручного выравнивания не понадобится. Одна упаковка (обычно мешок весом 25 кг) стоит около 200 руб., ее хватает на 10-12 кв. м.

Есть еще один способ использования пенобетона как утеплителя — в легких каркасных перекрытиях. Делают это следующим образом. Сооружают деревянный скелет перекрывающей панели, состоящий из двух опорных брусьев, расстояние между которыми 1 м, и двух закрывающих листов из фанеры — верхнего и нижнего.

Внутрь такой конструкции и заливают пенобетон. Получается что-то очень похожее на бутерброд. Длина полученной плиты от 1,5 до 4м. В качестве пароизоляции обычно используют пароизоляционные пленки. Монтируют их с помощью специальной двусторонней самоклеящейся ленты.

Само перекрытие собирается из нескольких таких бутербродов.

Данная технология появилась довольно недавно, но ее популярность растете каждым днем. Так как на заводе производить их просто невыгодно, то собирают плиты прямо на месте. Привез брус и фанеру, сбил каркас — готово!

Кроме пола пеноматериал с маленькой плотностью (200-400 кг/куб. м) поможет утеплить и плоскую кровлю. При этом можно даже задавать небольшой уклон для водостока. Для сооружения утепленной крыши поступают следующим образом. Первым делом укладывают профилированные листы, которые будут служить основным каркасом. Затем заливают первый слой пенобетона. Его назначение — выровнять поверхность. Затем ждут около пяти дней. После этого кладут гидроизоляционную прослойку из полиэтилена. Полученную конструкцию заливают второй раз (при этом она должна «вырасти» на 12см). Все это закрывают кровельным рулонным материалом (гидростеклоизол, унифлекс, техноэласт или линокром). При толщине подстилающего слоя пористого утеплителя в 1,5см и основного 12 см на 1 кв. м уйдет около 0,16 куб. м пенобетона, что в денежном выражении составит всего 448 руб. То есть на пористый материал для крыши нашего дома (7×8 м) мы затратим около 25 тыс. руб.

ОТНОШЕНИЯ С ВОДОЙ

Специалисты многих фирм утверждают, что пенобетон абсолютно не впитывает воду. Это не так. Как и любой другой представитель данного класса, он всасывает влагу, но делает это малозаметно. Поэтому в стеновых конструкциях настоятельно рекомендуют использовать его с гидрофобизирующими добавками. Такие защитные компоненты вводятеще на стадии производства бетона в цементно-песчаную смесь. Это особые водорастворимые соединения — их объем составляет около 0,01 % от общего.

Следовательно, на 1 куб. м бетона нам понадобится около 0,01 куб. м влагоотталкивающего раствора (примерно Юл). Стоимость 1л такого вещества— 25-35 руб. Несмотря на это, существенного влияния на стоимость данные ингредиенты не оказывают (отличие в цене около 7-15%). А вот пользу приносят существенную.

Строительные материалы будущего

Вице-президент Material ConneXion Эндрю Дент (Andrew Dent), который также является специалистом в области материаловедения, отмечает последние несколько лет постоянно растущий интерес к новым материалам на фоне полемики по поводу перехода на новые экологические стандарты в строительстве. «Экологичность материалов перестает быть просто маркетинговым ходом, становясь нормой. Производители быстро сообразили, насколько важно говорить о чистоте и безопасности своей продукции, хотя бы потому, что часто это закреплено на законодательно уровне. Экологически чистые материалы становятся все больше доступными и разнообразными. Все это понимают», говорит Дент. «Для этого сегмента продукции выход на рынок был успешным. Я могу судить об этом по многочисленным представителям строительных компаний, которые обращаются к нам. Экологичность теперь стала обычным показателем любого материала».

Дент считает, что по мере того, как в строительстве стали все больше внимания уделять вопросам экологической безопасности, появляются новые производители перспективных строительных материалов, которые стремятся пойти еще дальше, и тем самым выделится среди других игроков на рынке. «Прямо сейчас появляется множество разработок на основе натурального сырья. Мы говорим о том, что может быть выращено, получено каким-либо способом от природы и затем переработано в сырье с измененными свойствами».

Дент отмечает, что к ним в компанию часто обращаются архитекторы и дизайнеры, которые стремятся придать уникальность своим проектам за счет применения материалов растительного происхождения либо продуктов переработки. Одним из примеров может служить так называемый «биокирпич», который производит итальянская Biomattone. В состав этого кирпича входит пеньковое волокно и натуральная известь в роли связующего. MyCo Board – конструкционный листовой материал, производимый Ecovative из Грин-Айленда (США), по мнению Дента, является еще одним ярчайшим примером. Материал в буквальном смысле выращивается из мицелия грибов на отходах сельскохозяйственного производства. В результате получают доску со свойствами сравнимыми с ДВП средней плотности.

«Прямо сейчас появляется множество разработок на основе натурального сырья».

– Andrew Dent, Material ConneXion

«Продукция вторичной переработки также пользуется спросом», считает Дент. И приводит в пример древесноподобную плиту от компании Fiber Pattana Co. Ltd из Таиланда, материалом для которой служит картонная тара от напитков.

Применение древесины в строительстве может расшириться благодаря лабораторным испытаниям, которые начинают приносить плоды. Исследователи из Королевского технологического института (Швеция) разработали технологию промышленного производства прозрачной древесины. Им удалось очистить древесную целлюлозу от лигнина путем простой химической обработки. В результате материал обесцвечивается. Затем подложка из целлюлозы пропитывается прозрачным полимером, делая древесину также оптически прозрачной без ухудшения прочностных характеристик. Отметим, что этот материал может применяться не только в строительстве. Так, например, Ларс Берглунд (Lars Berglund) из Королевского технологического института считает, что помимо окон прозрачная древесина хорошо бы смотрелась на панелях солнечных батарей.

По мнению Дента, сегодня речь идет не только о прозрачности древесины. «Производители строительных материалов научились изменять структуру целлюлозы в древесине, чтобы придать ей новые свойства. Можно, например, получить древесину в виде монтажной пены или добавлять модифицированную целлюлозу в другие материалы, чтобы улучшить их прочностные характеристики. Мы знаем, что многие предприятия деревообрабатывающей промышленности выпускают такую продукцию».

Новое применение для металлов

Спрос на сверхчистые с точки зрения экологии материалы сейчас растет. Но преградой для их популяризации может стать высокая цена, считает Дент. Вместе с тем, он также видит новые возможности в сегменте традиционных материалов, которые используются в строительстве уже долгое время. «Если бы пять лет назад меня спросили, что я думаю о будущем металлов, то я бы ответил, что мы не сможем сделать их еще лучше. Удивительно, но они находят новые способы. Компьютерное моделирование дает проектировщикам возможность расширить свое представление о доступных для металла формах».

Обычные стальные конструкции останутся в архитектуре, но здесь также имеются новые наработки, касающиеся конструкционных материалов. «Для нас на данный момент очень интересными видятся различные сочетания материалов», говорит вице-президент Американского института стальных конструкций Чарли Картер (Charlie Carter), инженер-строитель по специальности. «В этом отношении сталь всегда была впереди. Я считаю весьма перспективным деревянные кросс-ламельные панели (CLT), которые сейчас активно продвигает деревообрабатывающая промышленность. Сами по себе CLT-панели хороши, но вставьте эти панели в стальной каркас, залейте их поверх бетоном, и вы получите продукт, который может легко конкурировать с плоскими бетонными плитами». Картер признает, что новая технология изготовления металлоконструкций требует дальнейшего изучения и отработки, но уже сейчас результаты очень многообещающие. «Предположу, что в будущем в жилищном строительстве перейдут с панельных плит на вот такие CLT-панели, облаченные в металлический каркас».

Бетон без цемента. Возможно ли?

Всем хорошо известно, насколько вредит окружающей среде производство цемента. В борьбе за сокращение выбросов парниковых газов предприятиями цементной промышленности постоянно ведутся исследования, разрабатываются специальные продукты. Здесь проблема не в отсутствии вдохновения у разработчиков, а скорее в необходимости привести большинство цементных смесей в соответствие современным нормам и стандартам.

Несмотря на возникшие трудности, отраслевые ассоциации активно работают над поиском новых решений. «Разработка и внедрение технологии производства портландцемента с добавкой известняка, которая появилась сравнительно недавно, для нас является одним из самых больших изменений», говорит Пол Теннис (Paul Tennis), курирующий направление стандартизации и технологий в Ассоциации предприятий цементной промышленности. «Этот материал давно используется в Европе. И в Канаде он появился раньше, чем в США. В нашей стране никто не хочет быть первопроходцем, но как только кто-нибудь решится, а остальные увидят преимущества, то этот материал станет обычным». Согласно маркировке Ассоциации портландцемент с добавкой известняка относится к цементам класса 1L и может содержать до 15% известняка. «Выбросы двуокиси углерода в производстве цемента этой марки сокращаются на 10%. Может казаться несущественным, но если взять вместе все цементные заводы, то вы увидите эффект», говорит Теннис.

У цементов марки 1L есть свои ограничения, но перспектива уменьшить выбросы парниковых газов стоит того, чтобы внести изменения в существующие стандарты. «Ключевым фактором остается цена. Но если взглянуть шире, учесть популярность движений в защиту окружающей среды, то здесь тоже есть своя цена и влияние на общество. Разработчики всегда пытаются найти баланс между этими факторами. Мы заинтересовались известняком и другими новыми материалами во многом из-за соображений экологической безопасности и имиджа, который мы создаем себе в обществе. Цена вопроса может быть чуть выше, но выгоды в плане экологии перевешивают».

Конечно, для написания новых спецификаций на присадки к бетону понадобится время, но фактор окружающей среды определенно вызывает интерес к перспективным материалам. Исследователи одного из филиалов в Университете Британской Колумбии (University of British Columbia ) изучают возможность добавления в бетон частично вместо цемента переработанное стекло с мусорных свалок. Используя стирол-бутадиеновый полимер собственной разработки, ученым удалось успешно заместить существенную часть портландцемента в бетоне порошковым стеклом. «В порошке из стекла есть оксид кремния, а в цементе – щелочь», объясняет доцент Университета Британской Колумбии Шахрия Алам (Shahria Alam). «Они вступают в реакцию, образуя химическое соединение, которое расширяется и может вызвать растрескивание бетона. Но у нас получилось улучшить формулу смеси с помощью этого жидкостного полимера». Выяснилось, что полимер-стабилизатор блокирует щелочную реакцию в бетоне, в котором может содержаться до 25% стекла. Бетон с добавлением стекла все еще остается экспериментальной разработкой, но результаты испытаний обнадеживают. Так считает коллега Алама по проекту Анант Парги (Anant Parghi). «Нам еще предстоит детальное исследование, но уже сейчас свыше 60% контрольных образцов отвечают требованиям по прочности». Однако исследователи считают, что для написания стандартов потребуется время.

Учимся подражать миру природы

Профессор Эд Кавазанджан (Ed Kavazanjian) в своей лаборатории в Университете штата Аризона (Arizona State University) ищет геоинженерные решения в природе. Будучи директором Центра изучения природных геоинженерных технологий (Center for Bio-mediated and Bio-inspired Geotechnics) он также является куратором проекта с грантом в размере 18.5 млн. долларов, который выделил Национальный фонд содействия развитию науки США на изучение возможности адаптации природных процессов в строительстве. «Превращаем песок в песчаник – мы занимаемся здесь алхимией», говорит он. Сфера наших интересов обширна. Мы ищем буквально везде, начиная с того, как геотехнические системы могут быть похожи на корни деревьев, и заканчивая тем, как кроты своим рытьем нор могут научить нас забивать сваи фундаментов».

«Мы исходим из понимания того, что за 3.4 млрд. лет проб и ошибок природа нашла очень эффективные способы работы с материалами, которые были ей доступны на Земле. Мы хотим знать, как у природы это вышло, и затем применить полученный опыт в инженерных целях».

«Превращаем песок в песчаник – мы занимаемся здесь алхимией».

–Ed Kavazanjian, Arizona State University

Центр занимается исследованиями в самых различных областях. В настоящее время профессор работает над строительством фундаментов. Недавние лабораторные исследования седиментации карбонатных пород дало хорошие результаты. Ученым удалось получить из рыхлого песка прочный камневидный материал, добавив в него уреазу – энзим, из-за которого у человека в почках образуются камни. В университетской лаборатории нашли способ вызвать такую реакцию с помощью энзима, полученного из материалов растительного происхождения. Центр сотрудничает со многими научно-исследовательскими учреждениями в США. Так, например, в рамках партнерства ученые из Калифорнийского университета в Дейвисе (University of California, Davis) используют в решении этой задачи микроорганизмы. Химическая реакция может быть полезной для укрепления нестабильных грунтов, на которых в будущем будут возводиться фундаменты зданий, а также позволит уменьшить негативные последствия от разжижения грунтов при сейсмических явлениях.

По словам профессора, из разработок Центра первой в промышленном масштабе станет технология преобразования песка в песчаник. «Благодаря седиментации карбонатных пород мы могли бы получать из песка биокирпич. Сегодня для укрепления грунтов мы используем бетонные смеси на основе портландцемента, которые закачиваются глубоко вниз. А ведь мы могли бы просто погрузить перфорированные трубы и укрепить грунты с помощью биохимических реакций».

«Я говорил об этом раньше, но повторюсь: я действительно называю алхимией то, чем мы все здесь занимаемся. Вместо того чтобы превращать свинец в золото, я намерен превратить песок в песчаник. Песок, который быстро схватывается и через который можно пробить отверстие или канал, был бы очень эффективным решением в геотехнических целях».

Смотрим в будущее: перспективные строительные технологии, о которых раньше можно было только мечтать

Подробности Категория: Технологии Опубликовано: 03 июля 2014 Просмотров: 11492

Металл с памятью формы

Металлические сплавы SMA с памятью формы известны человечеству с 50-х годов, они изготавливаются на основе никеля, титана, золота, кадмия и других металлов, часто редкоземельных (наиболее известный по применению в научной сфере – никелид титана). Однако в строительстве такие сплавы до недавнего времени были неприменимы по одной причине – для того, чтобы принять изначальную форму, их необходимо нагреть как минимум до 350-400 градусов Цельсия. При этих температурах другие строительные материалы, в том числе бетон, начинают необратимо деформироваться.

Однако в июне 2014 года специалисты из Федеральной лаборатории по материаловедению в Швейцарии представили новый тип сплава SMA, который производится из железа, кремния и магния; благодаря тому, что температура проявления «эффекта памяти» у нового сплава не превышает 160 градусов Цельсия, открываются широкие возможности по использованию сплава в комбинации с бетоном.
Одним из наиболее очевидных примеров того, как новый сплав может использоваться в промышленности, является укрепление мостов – вместо арматуры в бетонную балку будет встраиваться стержень железо-магний-кремниевого сплава. Для предварительного напряжения моста или любой другой структуры теперь не нужно будет гнуть арматуру – достаточно будет нагреть пруты SMA, пропустив через них электрический ток. Нагретый сплав с эффектом памяти формы будет стремиться вернуться к исходной форме, параллельно передавая предварительное напряжение на балку.

Исследователи считают, что данную технологию можно будет использовать в большом масштабе, например, для предварительного напряжения полного пролета моста. В рамках исследования специалисты провели масштабный экономический и технический анализ, который подтвердил, что железно-магниево-кремниевый сплав SMA можно производить в промышленном масштабе. Презентацией материала на рынке и его продвижением в настоящее время занимается компания re-Fer AG. Представители компании заявляют, что стоимость нового сплава не будет превышать средней цены на хорошую нержавейку, поэтому материал может стать доступным для повсеместного использования уже в ближайшие 3-4 года.

Надувной купол

Практически все купола, также как и другие здания купольного типа, по классической технологии строятся очень долго и трудоемко: сначала в качестве опорной конструкции возводится деревянный каркас, который и выполняет функцию фиксации бетона до тех пор, пока он не затвердеет. Поэтому сроки строительства неизбежно увеличиваются и растягиваются минимум на несколько месяцев.
Недавно специалисты Венского технологического университета представили уникальную систему «надувного» купола, где бетонная конструкция просто надувается наподобие воздушного шара; получившийся шар затем стягивается металлическими тросами. Изначально воздушную подушку укрепляют арматурными плоскими конструкциями, верхним слоем устанавливаются строительные балки из стали, фиксация которых между собой и производится упомянутыми выше механическими тросами. Затем подушка начинает «надуваться», наполняться воздухом, который поднимает бетонные плиты вверх; плиты в итоге сгибаются и принимают форму, напоминающую купол. Каждая плита имеет край клиновидной формы, что помогает хорошо скрепить элементы между собой.

Вспомогательную подушку после окончания «надувания» купола удаляют, а вместе с ней демонтируются соединительные тросы и балки. Несмотря на то, что в бетоне при его сгибании под форму купола неизбежно появляются трещины, разработчики спокойны за устойчивость и надежность купола: согласно результатам проведенных краш-тестов, трещины не портят эксплуатационных свойств конструкции. К тому же наружная и внутренняя поверхности оболочки обрабатываются специальной штукатуркой, которая окончательно нейтрализует трещины.
Рекордная высота купола, который уже был построен по новой технологии, составляет 3 метра, а на возведение этой бетонной конструкции ушло меньше 3-х часов. Разработчики уверены, что технологию можно применять и для изделий большего масштаба, до 40-50 м в диаметре. Помимо экономии времени и стройматериалов, надувные купола помогут сократить финансовые расходы – ведь одну и ту же подушку – основу можно использовать многократно.
Европейские компании уже проявляют активный интерес к новой разработке; в частности, «Австрийские федеральные железные дороги» уже оформили контракт по разработке нового путепровода через автотрассу; коридор, как предполагается, будет иметь «надувной» куполообразный дизайн.

Экологически чистый цемент

Первый этап разработки принципиального нового по составу и структуре цемента завершился в Швейцарии. Разработчики утверждают, что им удалось сократить углеродный след (условную единицу, характеризующую потенциальный вклад данного продукта в количество углекислого газа в атмосфере, то есть ее загрязненность) на сорок процентов, что является очень серьезным технологическим прорывом.
Благодаря финансовой поддержке Швейцарского агентства по развитию и сотрудничеству окончание процесса разработки нового материала намечается уже к весне 2015 года, за чем последует старт практических тестов.

На настоящий момент заводы, занимающиеся производством цемента, имеют суммарный углеродный след не менее 10 процентов от общего выброса всех видов производств в атмосферу. При этом разрабатываемая смесь поможет не только сократить углеродные выбросы, но и в два раза снизить необходимый объем производства – то есть цемент будет не только экологичным, но и весьма экономически рентабельным.

Как удалось добиться таких показателей? Известно, что современный портландцемент содержит около 15 процентов шлачных материалов, в частности, побочных продуктов металлургических производств: например, летучей золы и известняка. Инновационная смесь, которая получила предварительное название LC3 (Limestone Calcined Clay Cement), содержит в своей основе обожженную глину и измельченный известняк. Химическая реакция, происходящая между этими веществами при высокотемпературной обработке, приводит к появлению так называемой цементной пасты – она обладает прочностью и при этом минимальной пористостью, что повышает ее эксплуатационные свойства.

Прогнозы использования инновационной смеси выглядят оптимистично: уже в ближайшее десятилетие экологичный цемент может заменить до 50 % всего производимого портландцемента. Два пилотных проекта зданий, при создании которых использовался новый материал, уже сданы в эксплуатацию в Швейцарии.

Сорбенты помогут создать систему кондиционирования

В летнее время на поддержание системы кондиционирования в активном состоянии тратятся огромные ресурсы электрических сетей. Однако недавно группа исследователей из института Фраунгофера предложила принципиально новый механизм охлаждения зданий в летнее время – с использованием сорбентов на основе металлоорганических структур, которые достаточно эффективны, чтобы аккумулировать большое количество водяного пара; новые сорбенты получили кодовое название ISE – InnovativeSunEnergy.
Металлоорганические структуры, то есть органические молекулы, в состав которых входят атомы металлов, давно используются в промышленности: они имеют достаточно высокую пористость, что позволяет им абсорбировать большие объемы жидкости подобно губке – до двукратного собственного сухого веса! За счет быстрого испарения воды такие сорбенты способны быстро охладить помещение практически любой площади: от 10 до 200 квадратных метров, и все это при очень низких энергетических и финансовых затратах.

Фактически инновационный сорбент выполняет функции обычного теплового компрессора, а вода – обычного теплоносителя. Если использовать газообразный хладагент, который может адсорбироваться на поверхности сорбента, то тепло, выделяемое при конденсации, тоже можно использовать «с умом» — для отопления, поместив его в теплообменник. Если нанести сорбент на поверхность теплообменника, а на поверхность сорбента, в свою очередь, хладагент – то мы получим недорогую систему отопления, таким образом совместив две возможных функции сорбента.
Специалисты института Фраунгофера не останавливаются на достигнутом: они параллельно активно развивают и доводят до совершенства другие системы хранения тепла. Например, системы сбора так называемого сбросного тепла от промышленных объектов –электростанций, биореакторов, заводов. В основу таких систем положены структуры цеолитов – кристаллических минералов с пористой структурой, которые эффективно абсорбируют множество веществ, в том числе обычную воду.

Забор — жалюзи

Многим знакома так называемая «дилемма вежливости», связанная с установкой дачного забора: поставить слишком прозрачный – значит обеспечить себе множество непрошеных гостей и взглядов, а глухой высокий забор многим кажется демонстрацией грубости и пренебрежения к окружающим. Но в последнее время этот этический парадокс получил новое решение: так называемый забор-жалюзи, который позволит вам ограничивать свою территорию только тогда, когда вам это будет удобно.

Забор может иметь вертикальные или горизонтальные параллельные ламели; благодаря несплошной структуре он не дает скапливаться влаге, пропускает воздух, пропускает солнечный свет, что идеально для участков с собственным огородом и садом, а также заболоченных мест. Кроме регулирования света и влажности, забор обеспечит надежный звуковой барьер. Расстояние между ламелями варьируется от 16 до 20 мм, или же сводится до нуля – «сплошной» вариант забора. Чаще всего заборы производят из металла, но можно заказать и деревянные варианты – последние, конечно, обойдутся дороже и потребуют тщательной обработки против гниения и грибков.

Впервые забор- жалюзи придумали в Швейцарии, где он скрывал строительные работы непосредственно около въезда в Цюрих. Однако новинка быстро находит признание во всем мире, в том числе и в России – первые заборы-жалюзи уже можно увидеть, например, в Подмосковье.

Сланцевая композитная черепица: инновация в сфере кровельных материалов

Компания DaVinci Roofscapes, работающая в сфере производства кровельных материалов, недавно представила на рынке уникальный инновационный материал – эстетичную и эффектную черепицу DaVinci Slate, выполненную из искусственного сланца.
Как известно, кровельные материалы из натурального сланца имеют широкое применение в сфере частного малоэтажного домостроения — черепица украшает крыши многих загородных домов. До недавнего времени практические и эксплуатационные свойства обычной черепицы оставляли желать лучшего, и ее приобретали исключительно из-за привлекательного внешнего вида. Однако специалистам DaVinci Roofscapes удалось совместить два в одном – красоту натуральной черепицы и надежность синтетических материалов.

DaVinci Slate, по словам разработчиков, способна обеспечивать максимальную защиту жилого дома от повреждений, и, как следствие, свести на нет риск появления необходимости в ремонте или в затратном обслуживании. Внешне новая плитка из искусственного сланца выглядит точно так же, как ее аналог из натурального материала, отличить их друг от друга практически невозможно. Однако кровельный материал из искусственного сланца полностью лишен всех недостатков, характерных для натуральной черепицы.
Очевидное преимущество черепицы из искусственного сланца – это ее высокая прочность. Также нельзя оставить без внимания и такие важные характеристики, как удобство в эксплуатации, легкость в установке, высокую устойчивость черепицы к температурным перепадам. Черепица имеет минимальный вес, особенно если сравнивать ее с аналогом из натурального сланца. DaVinci Slate относится к материалам категории А, то есть характеризуется высокой устойчивостью к возгоранию. Также она не подвержена практически никаким механическим повреждениям и воздействиям — по этой характеристике DaVinci Slate соответствует 4-ому классу устойчивости среди кровельных материалов. Ей не страшен даже ураганный ветер со скоростью до 150 м/ч!

Покрытие из DaVinci Slate из категории «установил и забыл» — оно не требует практически никакого обслуживания, а гарантийный срок при этом составляет пятьдесят лет. Первые представленные на рынке образцы черепицы из коллекции бренда покрыты инновационной краской EcoBlend, которая также была разработана DaVinci; краска не выгорает, нейтрализует ультрафиолет, защищает крышу от перегревания и существенно снижает затраты на охлаждение дома в теплое время года.

Теплоизоляция InSoFastEXи DuPont TyvekThermaWrap R5.0

Какие теплоизоляционные материалы пользуются популярностью сегодня? Это минеральная вата, пена, фибробетон или даже обычное дерево, известное своими уникальными теплоизоляционными свойствами. Но все перечисленные выше материалы имеют определенные недостатки: ватачувствительна к влажности, дерево рассыхается, а пенополиуретан многим кажется недостаточно экологичным. Однако теперь на рынке появились новые теплоизоляционные панели InSoFast EX 2.5 и DuPont TyvekThermaWrap R5.0, предназначенные специально для обшивки стен загородных домов и других построек; они сочетают в себе все достоинства известных прежде материалов для теплоизоляции.

Специалисты компании InSoFast считают, что использование таких панелей позволит существенно повысить качество теплоизоляции любых домов: каркасных, кирпичных, деревянных, выполненных из стальных конструкций. Материал изготавливается на основе пластика и пенополистирола, в результате получается достаточно тонкая панель, которая имеет специальные пазы, позволяющие легко соединять модули между собой. Это обеспечивает надежную защиту от проникновения влаги и появления так называемых «мостиков холода» зимой.
Вот неполный перечень преимуществ, которыми отличаются панели InSoFast: высокий показатель теплоемкости, наличие дренажных стоков и специальных каналов для проводов и коммуникаций. Стоит отметить удобство крепления панелей: фиксация InSoFast осуществляется посредством использования специальных болтов, практически незаметных внешне, они скрыты внутри конструкции материала. Это позволяет говорить о панелях как об идеальном варианте для сайдинга, вне зависимости от его типа. Разработчики технологии подчеркивают, что панели подходят не только для фиброцементного сайдинга, но также и для искусственного и натурального камня.
В данный момент инновация только тестируется на практике, но никто даже не сомневается, что теплоизоляционные панели пройдут все испытания успешно. Разработку планируют поставить на коммерческую основу – уже известна предположительная цена, которая будет доступна даже для среднестатистического пользователя: около тридцати долларов за квадратный метр поверхности.
Одновременно с InSoFast EX 2.5 на рынке появился и другой материал с аналогичной структурой и назначением. Это DuPont Tyvek ThermaWrap R5.0, который характеризуется высокой устойчивостью к влаге. Новый продукт вошел в состав серии ThermaWrap от DuPont и внешне схож с обычным стекловолокном; он был создан на основе полиолефина и полиэстеровых волокон. Отделочные панели DuPont Tyvek ThermaWrap R5.0 обладают теми же характеристиками, что и описанные нами выше панели, но некоторые эксперты убеждены, что они даже превосходят InSoFast EX 2.5 – например, этот материал является паропроницаемым. Но все-таки сфера, в которой DuPont Tyvek ThermaWrap R5.0 уступает InSoFast, есть: ThermaWrap, как и все материалы на основе стекловаты, не устойчив к сжатию, а после деформации значительно теряет свою теплоемкость.

Для чего можно использовать DuPont Tyvek ThermaWrap R5.0? Например, для отделки кирпичных домов, винилового сайдинга. Но все же на данный момент разработчики не рекомендуют применять его вместе со штукатуркой, фиброцементным сайдингом и с покрытиями из натурального дерева. И с установкой тоже надо быть аккуратным, чтобы не допустить деформаций. Цена панелей DuPont Tyvek ThermaWrap R5.0 лежит в области более высоких значений, чем у InSoFast EX 2.5 – около семидесяти долларов за квадратный метр.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *