Инновации в области производства бетона: это интересно

Инновационные технологии: светопроницаемый бетон

Обычный и каркасно-армированный бетон, за последние сто лет был и остаётся основным строительным материалом во всём мире. Объём его производства вдвое превышает количество всех остальных изготавливаемых материалов, включая такие суперпопулярные, как пластик, кирпич и керамическая плитка.

Бетон доминирует по той простой причине, что зачастую других альтернатив ему просто нет. Поэтому, любые инновационные идеи, касающиеся этого материала, не остаются без внимания учёных и строителей.

Новый заполнитель для лёгкого бетона

В основном, инновационная деятельность по отношению к бетону, касается разработки его новых видов, арматуры для него, добавок. Кроме того, специалисты работают и над созданием новых конструкций и технологий, которые позволят максимально защитить или восстановить бетон.

Из бетона можно построить всё

 Итак:

• Сегодня нашим НИИЖБ уже разработан бетон с такой морозостойкостью и водонепроницаемостью, что вопрос снижения эксплуатационных качеств конструкций и покрытий, можно сказать, снимается с повестки дня.
• Особое внимание уделено созданию бетонов на основе саморасширяющихся цементов. Они обеспечивают бетонным конструкциям трещиностойкость, да и ту же водонепроницаемость, которая так важна для конструкций с большой протяжённостью, или подвергающихся воздействию агрессивных сред.
• И такие бетоны сегодня уже начали использовать в строительстве промышленных объектов. А вот в гражданском строительстве, наибольший интерес прикован к созданию сверхлёгких бетонных смесей с высокими прочностными характеристиками.
• В упомянутом выше институте, уже получают лёгкие теплоэффективные бетоны с маркой М600, что позволит применять их в любой климатической зоне страны. В качестве наполнителя в таком бетоне используется стекловидный заполнитель, изготавливаемый из кремнезёмистых пород.

В масштабном строительстве он должен прийти на смену заполнителям из легко вспучиваемых глин (керамзита, аглопорита). А чем же это они нам не угодили?

Аргументы исследователей

Во-первых, для изготовления керамзита в нужном объёме, в нашей стране недостаточно ресурсов, так как запасы легко вспучиваемых глин, которых и так не слишком много, стремительно истощаются. А залежи кремнезёмистых пород вряд ли можно исчерпать в ближайшие сто лет. Но не это, конечно, самое главное. Ведь если бы новый наполнитель не имел преимуществ перед старым, то и говорить было бы не о чем. Причина кроется в другом.

В России, из керамзитобетона начали строить 50 лет назад, и в принципе, можно ещё продолжать, так как у нас работает около двухсот заводов, выпускающих этот заполнитель в количестве 16млн. кубометров в год. Разработок в этой области достаточно много, однако производственные реалии от них далеки. Керамзита с плотностью 400 кг/м3, или бетона на его основе плотностью 800кг/м3, выпускается не слишком много.

 Итак:

• Наиболее перспективным заполнителем лёгких бетонов всегда считался вспученный перлит. Но опять же: сырьевые запасы, производственная база, и некоторые технологические трудности, не дают повода считать данный материал перспективным. Поэтому вопрос поиска альтернативных вариантов заполнителей для бетона, остаётся актуальным.
• Исследователи всегда акцентируют внимание на возможностях расширения сырьевой базы – особенно, что касается конструктивных бетонов. Больше всего их интересуют гравиеподобные наполнители с закрытыми порами, твёрдая фаза которых почти на сто процентов находится в аморфном (стекловидном) состоянии.
• Причиной тому уверенность, что стекловидные заполнители с повышенными прочностными характеристиками, позволят получить эффективные с точки зрения механики и теплотехники бетоны – и не только теплоизоляционные, но и конструкционные. Это даст возможность претворять в жизнь наиболее рациональные проектные решения по ограждающим конструкциям для разных климатических условий.

Да и вообще, создание лёгкого бетона с повышенными прочностными качествами, позволит снова вернуться от трёхслойных стеновых конструкций, к однослойным. При этом, толщины в 40-50 см будет достаточно, чтобы обеспечить максимальное сопротивление стен теплопередаче.

Бетон с самоочищающейся поверхностью

Ещё одной инновацией стало создание бетона, обладающего более высокими эстетическими качествами – то есть, поверхность которого не требует финишной отделки. Это, так называемый, самоочищающийся бетон.

Всего одна добавка решает многое

Добиться этого получилось путём добавления в бетон двуокиси титана – вещества с отбеливающим эффектом, которое до этого являлось только пищевой добавкой. В продукты питания оно добавляется с той же целью – для достижения отбеливающего эффекта.

• Теперь, чтобы получить белый бетон, не надо использовать дорогостоящий белый цемент.
• Диоксид титана с успехом отбеливает и обычный серый цемент, в результате чего, декоративный бетон можно получить с незначительным удорожанием. И дело не только в эстетике материала.
• Двуокись титана выступает так же в качестве катализатора, который под воздействием ультрафиолета запускает реакцию разложения многих вредных веществ и бактерий, которые накапливаются на наружных поверхностях любых конструкций.
• По этой причине, такой бетон ещё называют фотокаталитическим.

• Способность конструкций зданий к самоочищению, играет огромную роль в экологии. Да и вообще, позволит экономить не только на отделке зданий, но и избавит от необходимости периодической очистки фасадов.
• Тем более, что большинство крупных зданий с интересной современной архитектурой, строятся сегодня именно из бетона. В Швеции, например, запущен проект по разработке не только разных сортов самоочищающихся бетонов, но и созданию других стройматериалов, которые могут быть покрыты каталитическими составами.
• Такие возможности появились, благодаря развитию нанотехнологий. Какое отношение они имеют к двуокиси титана? Всё просто – в качестве катализатора используется не просто его порошок, а наночастицы. И чем они мельче – тем активнее проявляются его свойства.

Кстати! В Японии уже давно подобную технологию используют в производстве керамической плитки и фасадных панелей.

Фасадная фотокерамика

Шведы считают необходимым значительно продвинуть исследования в области использования фотокатализаторов, и планируют наладить серийный выпуск подобных материалов. Ведь содержащийся в них или на них катализатор, будет очищать не только саму поверхность конструкции, но и воздух вокруг неё.

Особенно в этом нуждаются бетонные туннели, через которые постоянно движется поток автомобилей. На эти исследования Евросоюз выделил кругленькую сумму – более 2 млрд. долларов. Так что, в Европе тоже возлагают большие надежды на эти технологии.

Светопроницаемый бетон

К инновационным разработкам в области строительства, так же относятся технологии создания светопрозрачных материалов. Не обошли вниманием и бетон, который, оказывается, тоже может пропускать свет.

Чем обусловлен оптический эффект

Способствует этому явлению отсутствие крупного наполнителя (есть только гранитная или мраморная крошка), и присутствие стекловолокна:

• Его добавляется не более 5% от общего объёма бетона, что позволяет сохранять все его базовые качества: от прочности, до водонепроницаемости.
• Фактически, стекловолокно здесь выступает в качестве армирующей фибры, и удерживает изделия от деформации.
• Для чего вообще нужны подобные метаморфозы, да ещё и такие дорогостоящие? А дело в том, что у этого материала огромный потенциал в сфере дизайна.
• Блоки не полностью прозрачны, а только пропускают светотени, а при изменении освещения меняют рисунок.

Да что там говорить – лучше один раз увидеть!

Обратите внимание! Степень прозрачности бетона зависит не от его толщины, а от количества в нём оптических волокон. По внешнему виду, изделие из такого бетона можно сравнить с ценными породами натурального полированного камня, что и позволило использовать его в интерьерном дизайне.

Сегодня светопроницаемый бетон производят и в России. Существует несколько вариантов его исполнения.

Это четыре базовых цвета:

• тёмно-серый,
• светло-серый,
• белый (под мрамор)
• жёлто-коричневый (под песчаник).

Но при выполнении бетона под заказ, его могут заколеровать в любой цвет. Рисунок и структура материала тоже могут меняться в зависимости от пожеланий заказчика.

Из светопроницаемого бетона сегодня делают не только межкомнатные перегородки и фасадные плиты, но и столешницы, барные и ресепшн-стойки, малые архитектурные формы (скамьи, заборы) – и даже светильники.

Заключение

Разработчики сегодня уделяют внимание и такому направлению, как рециклирование бетона – то есть, его вторичная переработка. Сначала речь шла о том, чтобы в результате глубокой переработки можно было получать вяжущее, которое могло бы сгодиться хотя бы для производства низкомарочного бетона.

Дробление железобетона перед отправкой на переработку

Но сегодня, тот же НИИЖБ уже работает над тем, как из такого вяжущего получить бетон высокой прочности. Кстати, его руководством в Минстрой внесено предложение о принятии программы развития бетонных технологий. Ведь бетон является материалом века – и вряд ли в ближайшем будущем что-то изменится.