Нанотехнологии в строительстве: новейшие строительные материалы

Нанотехнологии в строительстве: новейшие строительные материалы

07.09.2017   Деревянные дома, Строительство частного дома   Нанотехнологии в строительстве: новейшие строительные материалы.

На сегодняшний день программы по развитию нанотехнологий приняты на национальном уровне более чем в трех десятках стран. Это ярко иллюстрирует значение новейших научных разработок во всех отраслях промышленности. Как и где они применяются в строительстве . Чем отличаются от уже привычных нам материалов.

Новейшие строительные технологии и материалы.

Почему наноструктурные материалы обретают в строительстве все большую востребованность? Потому что они обладают высокой износостойкостью, особыми электрофизическими свойствами, жароустойчивостью и другими уникальными чертами. В конечном итоге все сводится к одной цели — созданию наиболее выгодного, экологически чистого, безопасного как для самого человека, так и для всей окружающей среды жилья.

На сегодня производство бетонов, строительных растворов во всем мире ориентируется именно на модифицированные составы. Благодаря этому появляются не просто стройрастворы, но обладающие различными функциональными назначениями и, к тому же, – с разветвленным спектром заданных свойств. Например, не секрет, что поверхность фасадов, выполненных из обычных штукатурки, бетона, керамической плитки. алюминия, пластмассы, стекла не так-то просто отчистить. Для этого требуются значительные физические усилия и использование моющих средств химического происхождения. То есть, уходят ощутимые затраты, к тому же и материальные.

А вот, например, покрытия SolarStucco обладают технологией самоочищения за счет использования в них естественного фотокатализатора и предпринятой нанотехнологии: на свету фотокатализатор подвергает разложению органические загрязнители, которые потом легко смываются дождевыми потоками.

Таким образом, подобное покрытие препятствует образованию плесени, мха, грибка и даже защищает от обесцвечивания ультрафиолетом. Поверхность здания остается чистой на протяжении нескольких лет без специальных усилий. И, таким образом, решаются несколько задач, в числе которых также – снижение негативного воздействия на окружающую среду. Подобную технологию можно применять к привычным стройматериалам – бетону, отделочной штукатурке, камню и т.д.

Говоря о нанотехнологиях в строительных материалах . следует вести речь не только об их самоочищении (к примеру, самоочищающиеся окна в высотных зданиях) и усилении их прочности, но и улучшении качества, внешних данных. Пожалуй, можно говорить даже о революции в этой области, ведь предполагается создание антисептических, огнеупорных материалов и других немаловажных для человеческой жизни и природной экологии качествах.

Разве не чудом окажется краска, самостоятельно восстанавливающаяся при повреждениях и препятствующая коррозии? Или же стены, без посторонней помощи «затягивающие» возникающие трещины? Предполагается создание несущих конструкций, которые будут сами осуществлять мониторинг своего же напряженно-деформированного состояния; ограждающих конструкций или кровли, которые будут аккумулировать солнечную энергию; покрытий, которые чутко отреагируют на психофизическое состояние человека, и другие.

Правда, пока нанотехнологии строительных материалов ориентированы по большей части на поверхностные, чисто внешние эффекты. Хотя получение новейших структур также не стоит на месте. В ходу – композиционные материалы уникальных прочностных характеристик; принципиально новые арматурные стали; нанопленки, использующиеся для покрытия светопрозрачных зданий; паронепроницаемые, гибкие, самоочищающиеся и другие виды стекол.

Познакомимся с некоторыми видами современных нанотехнологичных материалов, используемых в строительстве.

Одним их самых необычных творений рук человеческих единогласно признан материал, который вошел в Книгу рекордов Гиннеса, — аэрогель или, как его еще называют, «твердый воздух», или «замороженный дым». Это – новое слово в развитии теплоизоляционных технологий. Высокотехнологичный материал был синтезирован еще в первой половине 20 века, но применение это изобретение нашло только сейчас. Он представляет из себя гель, где жидкая фаза заменена газообразной. На вид это — подобие пенопласта, твердой пены. С одной стороны, аэрогель имеет поразительно низкую плотность, с другой — он обладает многими незаменимыми свойствами – твердостью, прозрачностью, жаропрочностью и т.д.

Аэрогель выдерживает нагрузку в две тысячи раз больше, чем его собственный вес. Материалы, в основе которых лежит аэрогель, успешно применяются не только для теплоизоляции трасс и различных тепловых оборудований, но и в домашнем строительстве. Например, в каркасном строительстве употребляется специально созданный Spaceloft . который состоит из стеклоткани и аэрогеля с толщиной не более 1 см и наивысшими проявлениями теплопроводности.

Самые лучшие теплоизоляторы – кварцевые аэрогели, к тому же они еще и гигроскопичны. Из нанопористого аэрогеля получают совершенно революционные материалы, к примеру, криогель и пирогель . которые фактически признаны лучшими в мире как теплоизоляционные. У них весьма широкий температурный режим – от -270 до +385 градусов, они абсолютно безвредны для окружающей среды, безопасны для людей и долговечны. В их состав не входят различные вредные вещества, в том числе, к примеру, фреон. А утилизация таких изоляторов гораздо проще и удобнее, ведь их объем гораздо меньше, чем у других применяемых в строительстве традиционных материалов, следовательно, и на свалку мусора уйдет куда меньше отходов.

Тефлоновая клеевая ткань.

Ткань из прочного стекловолокна, пропитанная антипригарным тефлоновым слоем (PTFE), пропитанная с одной стороны клеем, — новейший многофункциональный продукт весьма широкого спектра действия. Авиационная промышленность, бумажное производство, печатные изделия, изготовление одежды, продуктов питания, медицинская, машиностроительная, строительная сферы – кажется, нет такого сектора промышленности, где бы она сегодня не использовалась.

Такая ткань устойчива к старению и различным погодным условиям, с нее легко удаляются смоляные, клеевые и другие трудные пятна. Она стойка к химическому воздействию со стороны кислот, щелочей, органических растворов. У нее прекрасные изоляционные характеристики. В строительстве тефлоновая ткань используется не так давно, но достаточно активно.

К примеру, крыша «Купола тысячелетия» в лондонском Гринвиче изготовлена именно с применением стекловолокна, покрытого тефлоном. При этом «Купол тысячелетия» — одно из самых грандиозных строений в мире – с диаметром в 320 метров и длиной окружности в километр. Купол скрывает под собой 8 га площади, крыша удерживается 12 решетчатыми мачтами высотой по 100 м.

Поначалу планировалось изготовление крыши из менее дорогого материала (полиэфира с покрытием из ПВХ), однако экологические организации не дали своего согласия на это. А вот тканое стекловолокно с тефлоновым покрытием полностью отвечает условию наличия двух обязательных составляющих – долгосрочности и экологической совместимости. Служить она будет не меньше четверти века, совершенно не вредит окружающей среде – в ней нет токсичных добавок. Абсолютно гладкая поверхность остается чистой в течение 3-5 лет. Но самое главное достоинство ее как строительного материала – пожаробезопасность.

Тефлоновая стеклоткань прекрасно подошла в строительстве Олимпийского купола (США, Атланта); римского Олимпийского стадиона; вокзала с тоннеле под проливом Ла-Манш (Фоукстон, Великобритания); крыш над поселением паломников (Мекка, Саудовская Аравия.

Современные объекты, возведенные при помощи нанотехнологий.

Углепластиковый мост можно наблюдать около художественного музея в Сочи: в прозрачных поручнях моста — наноалмазы, а его износостойкое покрытие включает в себя углеродные волокна и нанокарбиды. Этот мост фирма «АпАТэК» принесла в дар будущей олимпийской столице.

В Великобритании (графство Корнуолл) расположился «Райский сад», который стал одной из современных достопримечательностей этого государства. Купола собраны из стальных трубок, составляющих пяти- и шестиугольники. Они обтянуты специальным материалом – многослойной прозрачной пластиковой фольгой или ETFE.

Такая фольга уникальна сразу по нескольким критериям: экономичность; в отличие от стекла – лучшая пропускная способность для ультрафиолета; обладает показателями температурной изоляции. И, при этом, ей не нужен какой-то особый уход – дождевые массы все смывают без следа. Важно и то, что полимер не травмоопасен, а его вес – это практически 1% от той массы стекла, какой понадобился бы для остекленения такого же по размеру помещения.

Конструкция очень легкая, прямо-таки воздушная, однако, надежно прикреплена к земле. Прослужить она должна около 25 лет. Автор идеи «Райского сада» — англичанин Тим Смит, над проектом работал архитектор Николас Гримшоу – президент Королевской академии художеств.

За последнее десятилетие невиданные до этого материалы и технологии заняли свое место в повседневной жизни человечества, становясь востребованными и привычными. Примером может служить особый застывающий бетон, у которого интересная скульптурная поверхность. Его использовала в своем суперпроекте «Science Center Wolfsburg» (Германия) женщина-архитектор с мировым именем – Заха Хадид.