Новые стройматериалы – для стройки и стройиндустрии
Аналог цемента от пермяков получился дешевле и экологичнее традиционного материала.
Традиционное производство ангидрита, используемого в строительстве для внутренних работ, требует высоких температур для выпаривания влаги из гипса при взаимодействии с серной кислотой. Это энергозатратно и оставляет токсичные отходы.
Разработка пермских ученых из Политеха и Института технической химии УрО РАН основана на использовании известняка, который не требует экстремального нагрева. Реакция между измельченным известняком и серной кислотой происходит при относительно низких температурах (110-160°C), а выделяемое тепло используется для испарения жидкости.
Этот метод значительно снижает энергозатраты (на 70-90%) и исключает образование отходов, так как известняк - чистый материал без примесей. Весь процесс происходит в закрытой системе, обеспечивая безотходное производство активного ангидрита, не уступающего по свойствам классическому. Новая технология уже протестирована и готова к внедрению.
В Ивановской области успешно испытали особо прочный асфальт.
Исследователи РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина подвели итоги пятилетних испытаний разработанного в университете модификатора для асфальтобетонной смеси. Покрытие, изготовленное с его использованием, тестировалось на участке дороги «Шуя-Ковров».
Испытания показали, что модификатор структуры битума «МСБ1» повышает устойчивость к морозу, трещинам и колееобразованию, а также увеличивает шумопоглощение и улучшает сцепление, сокращая тормозной путь. Качество полотна оценивалось вырубкой, дефектоскопией и георадарным сканированием.
МСБ1 - это добавка сложного состава, изменяющая структуру асфальтобетона. Она создает разноуровневые сетки, армирующие смесь и сокращающие миграцию масляных составляющих из битума. Модификация снижает износ асфальта, повышая устойчивость к перепадам температур.
Применение МСБ1 позволяет использовать на 0,6 - 1% меньше битума, что снижает стоимость асфальтобетонной смеси на 10%. Сейчас выпускаются опытно-промышленные партии модификатора, планируется расширение производства при наличии гарантий от потребителей.
Продолжаются испытания модификатора в различных условиях, в частности, на участке автодороги Р-79 «Иваново-Ярославль» (до 2028 года). На следующем этапе планируется разработка составов для разных климатических зон.
Новый состав для тротуаров осветит их без электричества.
Ученые Пермского Политеха нашли оптимальный состав, улучшающий сцепление эмали с гравием, что продлевает срок службы покрытия до пяти лет вместо обычных трех.
Ученые Пермского Политеха исследовали разный состав покрытий с фотолюминесцентными свойствами, используя речной гравий (3-10 мм), покрытый быстросохнущей эмалью. Окрашивание проводили в смесителе, сушили на воздухе, а затем оценивали интенсивность и время свечения.
В ходе исследования были разработаны образцы дорожных покрытий с использованием светонакопительных добавок. Целью было выявить, при каком составе компоненты наилучшим образом держатся вместе и не распадаются. Для этого были изучены образцы с разным содержанием люминофора и эмали. Их испытывали на прочность, водопроницаемость, устойчивость к износу и ультрафиолету. Наилучшие результаты продемонстрировал состав № 5, показавший высокую прочность, износостойкость и длительное свечение в 3 балла интенсивности. Это максимальное значение для дорожных покрытий.
Состав № 5 (1 кг гравия, 50 г эмали, 2,2 г люминофора) обеспечивает высокую интенсивность свечения и увеличивает сцепление люминофоров с гравием в 1,7 раза, что позволяет покрытию не растрескиваться, выдерживать климат и служить до пяти лет.
Разработанное покрытие может быть использовано для пешеходных, велосипедных дорожек и парковых зон. В дальнейшем планируется оптимизировать состав с учетом экономических факторов для массового применения.
Математики нашли способ точно рассчитывать прочность фундамента в условиях вечной мерзлоты.
Российские ученые из МФТИ и НИЦ «Курчатовский институт» разработали уникальный программный комплекс, способный решать одну из самых сложных задач современного строительства - определять минимально необходимую прочность материалов для возведения сейсмостойких многоэтажных зданий на свайных фундаментах в суровых условиях Крайнего Севера. Новый подход позволяет точно вычислить требуемые характеристики конструкций еще на этапе проектирования, обеспечивая баланс между безопасностью и экономической эффективностью.
Разработанный комплекс позволяет варьировать десятки параметров: длину и толщину свай, этажность здания, свойства грунта, форму проседания и тип сейсмической волны.
Установлено, что для повышения сейсмостойкости эффективнее увеличивать количество свай. Также ключевой фактор - величина просадки грунта.
Исследование показало: из вторсырья можно построить целый дом.
Специалисты НовГУ систематизировали имеющиеся справочные данные о возможностях применения вторсырья для производства строительных материалов. И пришли к выводу: из материалов, изготовленных на основе бытовых и промышленных отходов, можно полностью построить жилой дом. Из сортированного, переработанного мусора можно изготавливать бетонные смеси, гипсостружечные и древесностружечные плиты, шлакоблоки, арболит (древесный кирпич).
В аналитической работе были рассмотрены виды вторсырья, которые можно использовать для производства конструкционных, отделочных материалов и материалов для благоустройства. Представлены справочная информация, фотографии, классы экологической безопасности. Кроме того, команда провела лабораторный опыт, в ходе которого осуществили испытания бетонных кубиков из обыкновенного бетона и бетона, изготовленного на основе крупного заполнителя из битого кирпича.
Выяснилось, что прочность бетона на основе битого кирпича ниже прочности обыкновенного бетона всего на 14%, а, значит, его вполне можно использовать и в качестве конструкционного материала в малоэтажном строительстве. Для сравнения: цена за один кубометр обыкновенного гравийного щебня сегодня стоит примерно 1500-1800 рублей - такой же объем битого кирпича можно приобрести бесплатно. Битый кирпич может прекрасно заменить крупный заполнитель при приготовлении бетонной смеси.
В будущем специалисты планируют использовать полученные данные для разработки проекта строительства дома из материалов на основе вторичного сырья. И представить его в свободном доступе в интернете.
Найден способ сэкономить строительные материалы при проектировании куполов.
Ученые из Сколковского института науки и технологий и Гранадского университета (Испания) нашли способ экономии строительных материалов и времени при проектировании куполов со складками и других волнистых поверхностей в архитектуре. Применив известный метод плотности силы к этим сложным формам, авторы работы не только расширили горизонты творчества для архитекторов, но и предложили экономичное решение, основанное на эстетически выразительных решениях.
Изогнутая оболочка, будь то купол или свод, перекрывающая четыре колонны или стены, сама по себе обладает большей жесткостью, чем плоская прямоугольная плита. Для увеличения прочности традиционно утолщают купол или добавляют ребра жесткости.
В новом исследовании ученые совершили прорыв, адаптировав этот метод для дизайна волнистых или складчатых оболочек. Их повышенная прочность обеспечивается не толщиной материала или ребрами жесткости, а самой изящной кривизной поверхности.
Для повышения устойчивости оболочек предложен инновационный подход: формировать оболочку с помощью заранее заданных узоров распределения нагрузок, которые словно «вшивают» ребра, волны или складки в структуру. Эти складки делают оболочку более жесткой, минимизируя прогибы и деформации под нагрузкой.
Исследователи провели расчеты устойчивости волнистых куполов с пятью различными вариантами геометрии складок для случаев перекрытия четырех точечных опор либо контура из четырех прямых стен. Расчеты позволили определить, какая форма волнистого купола обеспечивает максимальную устойчивость при опоре на контур стен, а какая - при опоре на колонны.
Подход упрощает производство, позволяя создать оболочку за один шаг - например, с помощью формовки или заливки, что экономит материалы, время и средства.
В мире
Создан сверхпрочный бетон для 3D-печати.
Исследователи из иранского Технологического университета имени Амира Кабира разработали особо прочный бетон для 3D-печати и улучшенные литиевые батареи с использованием природных компонентов.
Чтобы решить проблему уязвимости к воздействию внешней среды, ученые добавили в бетон специальную воздухововлекающую добавку, которая образует внутри структуры мелкие пузырьки воздуха, что позволяет бетону лучше переносить циклы замерзания и оттаивания, а также меньше повреждаться.
Благодаря специальной воздухововлекающей добавке бетон приобретает способность выдерживать многократные циклы замораживания и размораживания, сохраняя свою целостность. Добавка создает мелкопористую структуру, предотвращая образование трещин и повреждений, характерных для обычного бетона.
Разработан новый бетон, поглощающий на 142% больше углекислого газа.
Исследователи из Пенсильванского университета разработали новый вид бетона, основанный на особом компоненте из панцирей микроскопических водорослей. Он способен поглощать на 142% углекислого газа больше по сравнению с традиционными смесями, при этом оставаясь прочным и легким.
Материал объединяет 3D-печать, экологически чистые компоненты и геометрию, вдохновленную природой. Вместо обычных наполнителей в смесь добавлен диатомит - пористое вещество, получаемое из окаменевших панцирей микроскопических водорослей. Благодаря своей структуре он активно захватывает CO₂ из воздуха.
Главный секрет - в форме. Ученые вдохновлялись трижды периодическими минимальными поверхностями (TPMS) - природными структурами, встречающимися в кораллах, морских звездах и костях. Эти гладкие и непрерывные конструкции увеличивают площадь поверхности и обеспечивают высокую прочность при минимальном использовании материала. С помощью метода полиэдральной графической статики исследователи проанализировали распределение сил в этих формах и создали похожие конструкции. Они остаются устойчивыми при сжатии, даже с крутыми выступами и большими пустотами.
Инженеры также усилили конструкцию натяжными тросами, чтобы сохранить устойчивость при сжатии, не утяжеляя структуру. После цифрового моделирования бетон был напечатан послойно на 3D-принтере с использованием специально разработанных «чернил». Несмотря на пористость, полученный материал сохранил 90% прочности обычных бетонных блоков, при этом потребовал на 68% меньше материала и обеспечил на 32% больше поглощения CO₂ на единицу цемента.
Новая краска охладила дома в 10 раз эффективнее стандартных.
Международная группа исследователей презентовала CCP-30 - белую краску: ее нанесение сокращает энергопотребление на 30-40% и уменьшает углеродный след на 28%.
Прорывное решение предложили исследователи из Сингапура, Китая и Саудовской Аравии, они объединили радиационное охлаждение (отражение солнечных лучей и излучение тепла) с охлаждением за счет испарения. В отличие от коммерческих красок, ориентированных лишь на радиацию, CCP-30 эффективно работает даже в условиях высокой влажности: водяной пар, словно плотная завеса, поглощает излучение, удерживая тепло у поверхности земли и создавая эффект парника.
Новая краска, подобно коже, «дышит»: она впитывает дождевую воду и влагу из воздуха, а затем медленно испаряет ее, охлаждая поверхность здания.
Секрет удержания влаги кроется в уникальной пористой структуре, созданной из гидросиликата кальция (C-S-H геля) - основы прочности и долговечности цементного камня. В этот гельцементный состав с нанодобавками разработчики искусно вплели полимеры и гигроскопическую соль, чтобы краска не теряла влагу и не растрескивалась под палящим солнцем.
Владислав Крупен
Этот материал опубликован в августовском номере Отраслевого журнала «Строительство». Весь журнал вы можете прочитать или скачать по ссылке:
Комментарии