Новые строительные материалы 2018: Самые прогрессивные инновационные строительные материалы |

Содержание

Стройматериалы 2022. Новые строительные материалы

Стройматериалы 2022 – результаты разработок новых технологий и возвращение привычных стройматериалов, увиденных под новым углом зрения; искусственные новинки, удивляющие экологическими качествами – порой лучшими, чем у изготовленных из природного сырья. К инновационным строительным материалам 2022 года относят новые отделочные материалы, бетоны со свойствами пластичности, необычные модификации природного дерева, упрочненный кирпич и керамику с зольной добавкой, многообещающие светопрозрачные керамические сплавы и еще целый список новшеств. Новый стройматериал сегодня – во многом условное понятие, ведь от революционного изобретения до повсеместного применения материала могут пройти десятки, а то и сотня лет.

Пример: материал с удивительными свойствами твердости, прочности и эластичности, с безграничным потенциалом применения – это металлическое стекло, или аморфный металл: в 1960 году ученые калифорнийского технологического института получили этот невероятный металл – аморфный подобно стеклу, без кристаллической решетки, со случайным расположением атомов. Но металлическая конструкция, после сильных ударов не только не ломающаяся, но еще и возвращающая изначальную форму – для строительства пока еще фантастика, хотя в медицине, электронике, а также в военной сфере аморфный метал сейчас применяют довольно широко.

Новые стройматериалы 2022 года

Новые стройматериалы 2022 года: самовосстанавливающиеся, гибкие и рулонные бетоны, трехслойные блоки теплостен, аэрогель, гидрокерамика, массивная древесина, термопласт на основе углеродных волокон, композит на базе бумаги Ричлайт, краска для пассивного охлаждения, сотовые структуры для светильников и декора и многие другие материалы, как декоративные, так и конструкционные. Далее — кратко о некоторых стройматериалах нового года.

Древесное стекло

Древесное стекло или прозрачное дерево – так называют созданный учеными из штата Мэриленд в 2016 году способ придавать натуральной древесине свойства прозрачности. Древесное стекло очень легкое, гибкое, но при этом прочнее обычного стекла в пять раз, а к тому же показывает неплохие теплоизоляционные качества. Возможно, прозрачными деревянными полотнами можно будет заменить привычное остекление окон.

Теплостен

Теплостен, или полиблок, единственный на сегодня блочный материал, сочетающий уникальные возможности эффективной теплоизоляции дома одновременно с монтажом стен. Теплопроводность блока теплостен в 5-6 раз ниже, чем у кирпичной стены аналогичной толщины. Многослойные блоки дают и преимущество индивидуальных форм и габаритов: производители предлагают изготовление блоков на заказ – для домов бионической архитектуры крайне полезны теплые легкие блоки с возможностью укладки в криволинейную и нестандартную ограждающую конструкцию.

Прозрачный алюминий

Прозрачная керамика под названием оксинитрид алюминия пока еще не стала строительным материалом, но перспективы у разработки отличные; и если ученым удастся сделать технологический процесс дешевле, то не исключено, что вскоре мы увидим окна и фасадные ограждающие конструкции из прозрачной как стекло керамики, прочные настолько, что способны выдержать взрывы и выстрелы.

Аэрогель

Это самый легкий материал на планете – почти на 99,9% обычный воздух. «Метаматериал», «скелет вещества», пористая синтетика, сверхлегкость которой достигается заменой жидкого гелевого компонента на газовое заполение, причем без схлопывания структуры геля – гениальная разработка инженера С. Кистлера, 1931 год; внешне изобретение напоминает дымчатый, очень хрупкий прозрачный пенопласт. Аэрогели можно производить из целого ряда веществ, первый был силикатный, на основе силикагеля, и только через полвека были изобретены аэрогели на углеродной основе. Процесс называют «сверхкритической сублимационной сушкой». Аэрогели уже применяются в строительстве – это лучшие, экологичные и супер-эффективные теплоизоляторы. Еще одно перспективное свойство аэрогеля – супер-губка для предотвращения эко-катастроф, способная поглощать ионы металлов, технические масла и проч. в количестве, в сотни раз превышающем массу коагулянта.

Зеленая технология как одно из применений аэрогеля не менее ценная перспектива, чем строительные изоляторы. Разливы нефти и металлические загрязнения – общемировая беда; ученые из UW-Madison уже запатентовали экологическую технологию аэрогелей, и группа ученых-создателей считает, что уникальность аэрогелей – это именно способность поглощать вредную органику, растворители, нефть и ионы металлов. «Вы можете бросить лист аэрогеля в загрязненную нефтью воду, и он мгновенно поглотит всю содержащуюся там нефть, а далее ее можно выжать из аэрогеля и использовать его повторно еще пару циклов», — говорят создатели аэрогеля. «Во времена тотального загрязнения планеты борьба за экологическое выживание стала одним из стимулов развивать нужные технологии», — подтверждают ученые-практики.

Высокопористые материалы и самые легкие твердые вещества на планете, аэрогели широко используются в самых разных областях техники и строительства – от космических разработок и сорбентов нефти до коагуляторов-загустителей в интерьерных красках.

Новость января: экологическая керамика из Томска – для новых энергоэффективных домов

Ученые Томского политеха давно исследуют результаты примеси цеолитовых глин к легкоплавким, а в последний год также изучали влияние нетрадиционных добавок на классическую керамику. В январе 2022 года завершилась разработка технологии изготовления строительной керамики с добавкой золы: материал получается прочнее и теплее, чем кирпич и обычная керамика; к тому же бонус у открытия очень мощный — пути к новой экологической безопасности и бережному расходованию природных ресурсов.

Керамика на базе легкоплавких глин знакома строителям: это поризованный керамоблок, изоляционные плитки и другие материалы, более дешевые чем бетоны и многие виды кирпича (силикатный и др.). Керамика – будущий стройматериал для пассивных домов, но запас легкоплавких глин в природе не беспределен. Томские ученые предложили скомбинировать цеолитовую глину — пористую по природе и дающую при спекании прочную матрицу — с золой, частицы которой представляют собой полые микросферы, заполненные воздухом. Известно, что чем выше пористость материала, тем сильнее выражены его изоляционные свойства. Результат опытов: керамоблок с прочностью в два раза выше, чем у обычного глиняного кирпича той же плотности! Сейчас специалисты научно-образовательного центра Н. М. Кижнера (Инженерная школа новых технологий) Томска ищут способы использовать в качестве золосодержащего сырья отходы химической металлургии Сибири.

К новым материалам века специалисты относят также и старинные материалы и технологии, переживающие новое рождение.

Строительные материалы|14 февраля 2022 в 07:04|
Строительные материалы 2022, Инновационные материалы в строительстве

Семь строительных материалов будущего

Несмотря на то, что строительные технологии развиваются, в строительной сфере продолжают использовать традиционные строительные материалы. За последние годы не было ни одного грандиозного прорыва в области новых строительных материалов, который бы массово изменил подход к современному строительству.

Все понимают, что создание новейших строительных материалов с улучшенными показателями прочности, гибкости и износостойкости позволит архитекторам воплощать свои самые смелые замыслы. Но в строительной сфере не спешат инвестировать в новые материалы, предпочитая то, что проверено веками.

И все же исследования в области новых материалов проходят постоянно и некоторые из таких материалов вполне смогли бы конкурировать с кирпичом, древесиной, или обычным бетоном.

Итак, какие же строительные материалы возможно будут использоваться при строительстве городов будущего?

Графен

Графен — это тонкая плоскость графита, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, которые образуют гексагональную двумерную кристаллическую решётку.

Этот материал обладает уникальными свойствами. При невероятной легкости он имеет гораздо бóльшую прочность и жесткость, чем сталь и углеродное волокно.

Графен пока не используется в строительстве, хотя его можно было бы использовать в сочетании с традиционными материалами для создания конструкций, которые невозможно представить сегодня. Но до настоящего времени нет технологии получения графена в необходимых для строительства количествах. Наиболее популярный процесс изготовления графена требует больших затрат энергии на отделение моноатомных слоёв.

Окриджская национальная лаборатория (Oak Ridge National Laboratory) в США разработала новый способ получения графена с использованием технологии, известной как химическое осаждение из газовой фазы.

Руководитель команды, работавшей над этим проектом, сказал, что это открытие «значительно расширит спектр возможных применений графена». Следующий шаг – уменьшить стоимость и расширить производство, что сделает возможным более широкое использование этого материала.

«Бальса» из углеродного волокна

Бальсовое дерево ценится за его невероятно легкую древесину, однако оно довольно дорогое. Команде ученых из Гарвардского университета удалось создать беспрецедентно легкий и прочный композитный материал со структурой, напоминающей соты, который сможет заменить древесину бальсового дерева.

Для изготовления этого синтетического заменителя используется армированная углеродными волокнами термоотверждаемая эпоксидная смола и экструзионная 3D-печать. Эта технология позволяет создавать из эпоксидной смолы и углеродных волокон сотовые структуры.

В результате получен новый материал, который может полностью заменить бальзовое дерево. Он будет не только дешевле, но и устранит проблемы, связанные с неоднородностью волокон дерева, которая затрудняет его использование там, где требуется высокая точность.

Синтетический паучий шелк

Паучий шелк – один из самых удивительных природных материалов, высокая прочность которого при относительно низкой плотности делает его более прочным, чем такое же по весу количество стали. Ученые давно пытаются создать его синтетическую версию, но природа его свойств оставалась тайной до самого последнего времени.

Команда исследователей из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) для создания искусственной паутины использовала технологии 3D-печати.

«Мы на пути к математическому описанию механизма, делающего паутину такой прочной», – говорит ученый-исследователь Чжао Цин (Zhao Qin).

«Угликислоцемент»

Американские ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) разработали технологию получения нового строительного материала из углекислого газа. По техническим характеристикам новый материал похож на бетон.

В качестве основного компонента для такого бетона используется двуокись углерода, выбрасываемая в атмосферу электростанциями.

Новый материал назвали CO2NCRETE (слово образовано из химической формулы углекислого газа CO2 и слова concrete — цемент). Кстати, именно с производством традиционного бетона связано около 5% всех выбросов углекислого газа в мире.

Ученые предполагают, что новый материал улучшит ситуацию с загрязнением воздуха, так как в процессе его производства не образуется вредных выбросов и более того — утилизируется двуокись углерода, поступающая в воздух от электростанций.

Экспериментальные образцы «угликислоцемента» сейчас изготавливают в университетской лаборатории. Смесь из углекислого газа и извести помещают в 3D-принтер и печатают из него материал. Параллельно авторы разработки изучают возможность масштабного производства CO2NCRETE для строительства.

«Зеленый» бетон

Как видим, новые строительные материалы разрабатываются не только с целью повышения прочности или легкости, но также для улучшения экологии.

Команде из Технологического университета MARA (Universiti Teknologi MARA) в Малайзии удалось создать бетон, который они назвали «green-mix concrete» (зеленый бетон).

«Зеленый» бетон изготавливается из традиционных ингредиентов, смешанных с подходящими отходами и вторичным сырьем. Этот экономичный и экологичный заменитель по свойствам не уступает оригиналу. В числе материалов, которые используются для его производства – зола-унос, заполнители из вторсырья и волокна из алюминиевых банок.

Искусственная древесина

Древесина относится к числу основных строительных материалов. Увеличение строительных объёмов приводит к значительному увеличению потребления древесины, что, в свою очередь приводит к истощению лесосырьевых ресурсов. Поэтому разработка новых материалов, способных в будущем заменить древесину, весьма актуальна.

Японские ученые заявили, что им удалось создать искусственную древесину, которую можно использовать даже при строительстве Международной космической станции.

Исследователи из университета Мие обнаружили способ извлечения лигнина — довольно сильного клея — из натурального дерева. Если его соединить с бумагой и древесными стружками, получится новый материал идентичный древесине, но прочнее и без годичных колец. На разработку этого вещества ушло 20 лет.

Если проект будет одобрен японским министерством образования, науки и технологии, университет получит на дальнейшую разработку промышленной технологии 571 миллион долларов.

Давно было известно, что лигнин является сильным клеящим веществом, но никому не удавалось найти способ извлечения его из древесины с сохранением клейкости. Ранее он просто рассматривался как нежелательный продукт при производстве бумаги, который можно было удалить из древесины, погрузив ее в щелочной раствор.

Иной способ получения искусственной древесины предложила группа ученых под руководством Шу-Хун Ю (Shu-Hong Yu) из Хэфэйской национальной лаборатории физических наук. В качестве аналога лигнина они использовали резольную и меламинформальдегидную смолы. Такие смолы имеют похожую на лигнин полифенольную структуру. Смешивая со смолой хитозан и уксус, ученые получили новый вид полимерного материала, который напоминает по своей структуре древесину, но обладает лучшими характеристиками прочности огнестойкости и водостойкости.
Остаётся вопрос разработки технологии промышленного производства нового материала.

Искусственная древесина из сельскохозяйственных отходов.

Сельскохозяйственные отходы имеют большие перспективы в разработке новых строительных материалов.

Так, например, американская компания TruGrain применяет для производства строительных материалов новый вид эко материала Resysta. Материал воспроизводит вид тропической древесины, но обладает более высокой износостойкостью и долговечностью.

Этот материал изготавливается из сельскохозяйственных отходов — 60% рисовой шелухи с добавлением синтетического пластикового полимера и обыкновенной соли. Полученный композит можно перерабатывать, а его эксплуатационный срок составляет не менее 25 лет, в течение которых он не будет трескаться или менять цвет.

Огнестойкий материал устойчив к ультрафиолетовому излучению, воздействию хлорированной или солёной воды, насекомых или грибка.

Различные профили из нового материала производятся в США методом экструзии. Их можно использовать для полов, террас и фасадов или для изготовления садовой мебели.

Материал обрабатывается так же, как и древесина: его можно пилить, сверлить, полировать, покрывать маслом или краской.

Перейти на главную страницу (последние публикации)

Новые тенденции строительных материалов в 2018 году

Форма поиска

Поиск

Главная / Блоги / Блог Дерека Лоттса

от Дерека Лоттса

26 января 2018

Теги:

Здание

В 2018 году во всех уголках мира будет построено множество интересных строительных объектов. 50-километровая транзитная полоса, состоящая из ряда мостов и подводных туннелей, соединит Гонконг, Чжухай и Макао, три крупных города в дельте Жемчужной реки. На противоположной стороне земного шара проект Hudson Yards на Манхэттене превращает 28 акров в многофункциональную застройку, насчитывающую в общей сложности 16 небоскребов. Имея более 18 миллионов квадратных футов коммерческих и жилых площадей, это будет крупнейший частный объект недвижимости в истории страны. Структурные требования таких мегапроектов часто включают использование инновационных строительных материалов, таких как «умный» бетон и новые цементные смеси.

Программируемый цемент

Будучи вторым наиболее важным веществом современного человечества, бетон по-прежнему находится в центре внимания строительных материалов и разработок. Однако, несмотря на его обширное вековое применение, бетон по-прежнему хранит множество загадок. Только недавно было обнаружено, что цемент в бетоне со временем обугливается CO2. Исследования, подобные этому, показывают, что нам нужно больше понимать молекулярную структуру материалов. В Лаборатории многомасштабных материалов Университета Райса исследователи обнаружили неизвестный принцип поведения гидрата силиката кальция (C-S-H). Контролируя кинетику этих частиц, они работают над тем, что они называют «программируемым цементом». Формируя его микроструктуру, они могут заставить эти частицы самостоятельно собираться для гораздо большей плотности упаковки, чем обычные цементные структуры.

Прочный бетон

Потребность в повышенной прочности диктует современные разработки и технологии бетона, при этом во многих высотных проектах используются марки до M80. Однако из-за роста затрат на ремонт и замену производители уделяют больше внимания долговечности, чем прочности. Есть даже признаки того, что долговечность, помимо прочности, будет определять практику бетонного строительства в следующие десятилетия. В случае с Индией, где большое количество путепроводов и эстакад протяженностью до 20 км, долговечность бетона находится под вопросом. Многие сооружения, построенные за последние несколько десятилетий, пришли в негодность. Проблема в том, что капитальный ремонт и реконструкция часто обходятся дороже, чем первоначальные проекты. Что нам нужно, так это целостный подход к долговечности бетона, которого можно достичь с помощью качественного сырья.

Самоуплотняющийся бетон

Первоначально разработанный в Японии в качестве меры обеспечения качества, теперь SCC используется для бетонных конструкций по всему миру. Он покидает завод-изготовитель в полужидком состоянии и укладывается в опалубку без использования уплотняющих вибраторов. Его текучесть облегчает укладку между опалубкой и арматурой, при этом он самоуплотняется. Это свойство делает его исключительно полезным для конструкций, которые сильно армированы. Добавки нового поколения на полимерной основе обеспечивают повышенную текучесть без увеличения содержания воды. Помимо этих химических примесей, в состав СУБ входят более мелкие заполнители и минеральные примеси, такие как летучая зола, молотый гранулированный доменный шлак (GGBFS), микрокремнезем, рисовая шелуха и каолин. Прокаленный каолин, производимый Alex International for Mining and Refractories (AIMR), представляет собой безводный силикат алюминия, полученный из сверхтонкого природного каолина. Процесс прокаливания увеличивает твердость частиц каолина.

Клееный брус

Современная строительная промышленность проявляет повышенный интерес к древесине как к быстро возобновляемому материалу, связывающему углерод, который опережает бетон и сталь в экологической гонке. Сотрудничество лондонской компании DRMM Architects, Американского совета по экспорту древесины лиственных пород и глобальной инженерной фирмы ARUP привело к созданию CLT — кросс-ламинированной деревянной панели из твердой древесины, изготовленной из североамериканского тюльпанного дерева. Впервые представленный в инсталляции DRMM «Бесконечная лестница» на Лондонском фестивале дизайна 2013 года, его производство не лицензировано штутгартским производителем Züblinunder под именем Leno CLT. В отличие от обычного CLT, который обычно состоит из хвойной ели, версия из тюльпанового дерева прочнее, даже прочнее бетона по весу.

В постоянной борьбе с гравитацией и силами природы кажется, что строители истощили обычную физику и ее законы. Остается заняться строительными материалами на уровне твердых частиц, поскольку многие инновационные производители стремятся использовать микрокомпоненты и сырье, которые обеспечивают превосходную прочность и долговечность.

Картинки

More…

Blog archive

2022

August (1)

июнь (1)

2019

ноябрь (1)

май (1)

март (6)

февраль (3)

ноябрь 2018

900

октябрь (2)

сентябрь (1)

август (2)

июнь (4)

май (1)

апрель (1)

февраль (5)

0 январь (3) 2017

декабрь (4)

ноябрь (3)

апрель (1)

См. Предыдущие информационные бюллетени

Галерея идей

Четыре материальные тенденции, которые нам нравятся в 2018

5 апреля 2018

Сегодняшний глобальный На строительную отрасль большое влияние оказывают методы устойчивого строительства, а также разработка более безопасных зданий. Все больше и больше строителей применяют эти новые материалы и технологии для строительства. И теперь, с ростом стоимости материалов, сейчас самое время для всех новых, инновационных строительных материалов, которые разрабатываются с упором на использование устойчивых и возобновляемых материалов, а также на сокращение энергии для их производства.

Не вдаваясь в технические подробности, вот четыре наших любимых новых строительных материала, которые мы видели в этом году:

1. Программируемый цемент

Куда бы мы ни посмотрели, везде виден бетон. Он используется почти в каждом здании, а также на дорогах и даже в наших домах. Тем не менее, большинство людей не осознают, что на производство бетона приходится не менее 5% глобальных выбросов CO2. Теперь ученые из Лаборатории многомасштабных материалов в Университете Райса открыли процесс улучшения процесса производства бетона. Исследователи разработали способ «программировать» частицы цемента, ингредиента бетона, в формы, которые делают их прочнее. Это также создает частицы бетона, которые являются менее пористыми и более водостойкими и химически стойкими, что не только предотвращает повреждение из-за химического и водопоглощения, но и менее вредно для окружающей среды.

Поскольку этот новый бетон намного прочнее, он служит дольше. Это означает, что для строительства более прочных зданий требуется меньше бетона. В дополнение к программируемому цементу в последние годы были разработаны другие новые типы бетона, в том числе гибкий, огнестойкий бетон и самовосстанавливающийся бетон, в котором для заживления трещин используются бактерии.

2. Перекрестно-клееный брус из твердой древесины

В настоящее время много шума вокруг использования массивной древесины, и теперь кросс-клееный брус из твердой древесины (CLT) начинает привлекать к себе всеобщее внимание. Массовая древесина используется все больше и больше, потому что это возобновляемый источник углерода, который с экологической точки зрения превосходит бетон и сталь. CLT, используемый в этих зданиях, спроектирован путем склеивания кусков древесины, уложенных друг на друга в противоположных направлениях, в результате чего получаются прочные, стабильные и жесткие листы.

В то время как CLT из хвойной древесины ранее использовались в массовых проектах по дереву, CLT из твердой древесины недавно был разработан с использованием североамериканского тюльпанового дерева, которое намного прочнее, фактически, считается, что оно прочнее бетона по весу.

Вот несколько фактов о CLT из твердой древесины, о которых вы, возможно, не знали:

Время возведения каркаса CLT из твердой древесины сокращается с помощью CLT
Здания из CLT из лиственной древесины безопасны при пожаре (имеют «присущую огнестойкость благодаря массивному поперечному сечению», по Кристиану Дагене, Eng.M.Sc.
Он более экономичен, чем бетон и сталь
Высотное здание из CLT может на самом деле быть углеродно-отрицательным, т.е. полезным для окружающей среды
Для производства и транспортировки стали требуется в 24 раза больше энергии

3. Материалы из Органические отходы

Мама всегда говорила тебе есть фрукты и овощи, но говорила ли она когда-нибудь строить из них? Новый отчет инженерной фирмы ARUP выступает за превращение органических отходов в строительные материалы. И с ростом стоимости существующих строительных материалов трудно возразить, и стоит изучить вариант, который также полезен для Земли.

Вот как можно использовать органические отходы в строительстве:

Грибы могут быть приготовлены с различной плотностью для замены древесно-стружечных плит и пенополистирола для изоляции
Кукуруза и пшеница могут использоваться для изготовления стен, дверей и мебели
Банановые волокна используются для создания биоразлагаемого текстиля и ковров
Рис используется для изготовления кирпичей
Картофель может использоваться для изоляции
Семена, стебли и листья могут использоваться для изготовления акустических панелей

4. Шерстяные кирпичи

Еще один шаг к более экологичному строительству будущего — это шерстяные кирпичи. Исследователи начали исследовать необходимость более экологичного варианта традиционного кирпича, потому что они обжигаются в печи для увеличения их прочности. Однако при обжиге традиционных кирпичей образуются парниковые газы и токсины в воздухе.

Шерстяные кирпичи, разработанные исследователями из Испании и Шотландии, изготавливаются путем добавления в глину кирпича шерсти и природного полимера, содержащегося в морских водорослях. Это делает кирпич более прочным, чем другие кирпичи, и более устойчивым к холодному климату. И, поскольку они сильно сохнут, они уменьшают количество газов, образующихся при сжигании в печи, а также энергии, необходимой для их сжигания.

Будучи более устойчивой альтернативой кирпичу и бетонным блокам, шерстяные кирпичи со временем заменят 9 миллиардов традиционных кирпичей, которые производятся каждый год.

По мере того, как компании начинают привыкать к новым материалам, они также используют более технологичные продукты на стройплощадках.