Очевидно, что традиционные кирпичные и бетонные конструкции со временем отойдут в прошлое. Человечеству нужны экологичные, энергоэффективные, прочные и одновременно легкие здания, которые будут выглядеть красиво и функционально.
Новые технологии позволяют строительной отрасли двигаться вперед. Появляются новые способы строительства зданий, создаются по-настоящему революционные материалы. Мы собрали самые интересные и впечатляющие по своим свойствам материалы, которые уже применяются в строительстве или только опробованы в пилотных проектах.
1. САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ БЕТОН
Бетон — давно известный и очень надежный строительный материал, однако он теряет свои свойства при появлении трещин. В них попадает вода, которая начинает подтачивать сам бетон и арматуру. При изменении температуры эта проблема усугубляется действием замораживания-оттаивания: при замерзании вода в трещине расширяется, а при оттаивании оседает глубже, продолжая разрушать конструкцию.
Если бы бетон мог самовосстанавливаться, можно было бы сэкономить миллиарды долларов только на ремонте и восстановительных работах, не говоря уже о снижении вреда для окружающей среды. Поэтому над его апгрейдом трудятся многие специалисты-материаловеды по всему миру. И уже появилось несколько разработок.
Еще в 2015 году изобретатель Хенк Джонкерс из Делфтского технического университета продемонстрировал инновационный метод восстановления трещин в бетоне при помощи бактерий. Суть технологии проста: в бетон добавляют капсулы с особыми бактериями и питательными веществами, которые активируются при контакте с водой. Бактерии продуцируют известняк, и со временем он заполняет трещины.
Есть и другая альтернатива от корейских исследователей, которые добавляют в бетон капсулы определенного полимера. Под действием влаги и солнца он начинает реагировать — разбухает и заполняет трещину.
А американские ученые из Вустерского политехнического института разработали биобетон, куда вмешали фермент, который реагирует с CO2, выделяя кристаллы карбоната кальция, по характеристикам похожие на бетон. Таким образом трещины заполняются, и бетон укрепляется. Процесс происходит стремительно — миллиметровые трещины восстанавливаются за сутки.
2. ПРОЗРАЧНОЕ ДЕРЕВО
О создании новейшего экологичного материала — прозрачного дерева — сообщалось еще в 2016 году. Но только в 2020 году ученый, который вместе с командой из Университета штата Мэриленд изобрел способ делать древесину прозрачной, заявил, что испытания завершены и получен устойчивый результат.
Чтобы добиться прозрачности, древесину дерева бальса вымачивают в спецрастворе, а затем в структуру добавляется эпоксидная смола. Полученное прозрачное дерево довольно гибкое, так как в нем есть натуральная целлюлоза, но прочнее и легче стекла минимум в пять раз. К тому же оно более термоэффективно. Благодаря этим характеристикам прозрачное дерево намного интереснее пластика.
Среди других его преимуществ — возобновляемость и экологичность сырья. Дерево бальса растет быстро, становясь взрослым за 5 лет, а затраты на производство намного ниже, чем при производстве стекла, где присутствует ощутимый углеродный след из-за расходов на отопление и электричество.
Прозрачная древесина, или древесное стекло, может применяться вместо традиционных стеклопакетов и в любых других элементах строительных конструкций, где требуются прозрачность и прочность.
3. СТРУННАЯ ОПОРА CABKOMA
Для таких сейсмоопасных территорий, как Япония, очень важны материалы, которые выдержат землетрясения. Поэтому лаборатория Komatsu Seiten Fabric разработала термопластичный композит из углеродного волокна — CABKOMA Strand Rod.
Композит покрыт неорганическими и синтетическими волокнами с отделкой из термопластической смолы — это дало возможность создать самую легкую в мире систему сейсмического армирования. Инновационные нити-струны почти в пять раз легче, чем металлическая проволока той же прочности, и эстетичны внешне. Кроме того, они довольно эффективны — здание с их использованием соответствует требованиям, предъявляемым к сейсмической арматуре. Конечно, как и все материалы из карбона, углеводородные нити стоят недешево.
4. АЭРОГЕЛЬ
Это самый твердый и легкий в мире материал — он на 99,8% состоит из воздуха. Синтетический пористый материал получают из геля, в котором жидкий компонент заменен газом. В результате получается очень твердое тело с чрезвычайно низкой плотностью и теплопроводностью. На ощупь он похож на хрупкий пенополистирол.
Аэрогели можно изготавливать из множества химических соединений. Впервые он был получен в 1931 году. Это детище Сэмюэля Стивенсона Кистлера, который поспорил, что сможет заменить жидкость газом без усадки самой структуры. Первые аэрогели были получены из силикагелей. Более поздние работы Кистлера касались аэрогелей на основе оксида алюминия, оксида хрома и диоксида олова. Углеродные аэрогели были впервые разработаны в конце 1980-х годов.
Особенность аэрогелей в том, что они могут иметь теплопроводность меньше, чем у содержащегося в них газа. Поэтому их широко применяют в промышленных масштабах в качестве экологичной и эффективной теплоизоляции.
5. БУМАЖНЫЙ КОМПОЗИТ RICHLITE
Этот материал создают из отходов бумаги, которые прессуют в твердые и гладкие панели. Об экологичности бумаги говорить нечего — это основное ее достоинство. Однако технологии превращают ее в удивительное сырье, которое так нужно для экостроительства.
В отличие от камня или твердой поверхности, Richlite работает так же, как плотная древесина твердых пород: его можно легко фрезеровать, шлифовать и соединять. К тому же материал водостойкий, гигиеничный, имеет низкое влагопоглощение, тепло- и огнестойкость, необычайно плотный и прочный.
Внешне он выглядит максимально естественно и эстетично. Поэтому его применяют во многих отраслях, например, при производстве музыкальных инструментов, где он заменяет дорогостоящее черное дерево. Richlite оказался достойным аналогом, не уступающим по своим характеристикам и доступным по цене. Многие архитекторы ценят этот материал и используют его для дизайна мебели, элементов интерьера и креативных сооружений.
У этих и многих других инновационных материалов разное будущее. Одни займут место в небольших нишах, у других есть все шансы выйти в широкое применение.
А в данный момент главный тренд в строительной отрасли — цифровизация. И если вы пока что не используете инновационные строительные материалы на своих объектах, то оцифровать бизнес можете прямо сейчас. С приложением PlanRadar ведение и контроль вашего проекта станут проще и эффективнее.
Листайте дальше, чтобы попробовать PlanRadar бесплатно в течение 30 дней.
