Materialele de construcție ultramoderne schimbă modul în care construim structuri. Materialele de astăzi sunt ecologice, fiabile și durabile, acestea permițând trecerea aerului și fiind foarte ușoare. Aflați mai multe din lista noastră care include peste 15 materiale de construcție inovatoare.

Știința modernă a materialelor a avansat considerabil în ultimii ani. În prezent, piața ne oferă noi materiale de construcție cu adevărat revoluționare. Oamenii creează materiale sintetice ingenioase – care sunt mai ușoare, mai rezistente și mai ecologice decât materialele tradiționale. Aceste progrese stimulează o nouă arhitectură, total diferită de cea pe care o știm, și mai prietenoasă cu mediul.

Materiale inovatoare: rezolvăm problemele din trecut

Crăparea cimentului este o problemă mult mai serioasă decât pare. Nu este vorba doar de estetică, deși și acest aspect este cu siguranță important. Nu, această problemă este structurală: apa va intra în fisură și va începe să submineze integritatea betonului. Într-un mediu cu temperaturi instabile, această problemă este agravată de efectul de îngheț și dezgheț. Apa din crăpătură se extinde în timpul iernilor înghețate, împingând fiecare parte a crăpăturii puțin mai departe. Ulterior, când gheața se topește primăvara, apa se va infiltra mai adânc în ciment, adâncind fisura și subminând integritatea structurală a clădirii.

Dar cum ar fi dacă betonul s-ar putea repara singur? Sau asfaltul, sau chiar metalul? Am putea să economisim miliarde de lei numai pentru reparații și lucrări de restaurare, ca să nu mai vorbim de reducerea daunelor aduse mediului, cauzate de înlocuirea materialelor deteriorate.

Unele materiale de construcție moderne își vor găsi locul, poate, doar în nișe mici, dar vor exista materiale de construcție inovatoare, cu potențial de a deveni utilizate pe scară largă. Clădirile cu structuri tradiționale din cărămidă și beton vor deveni treptat doar o amintire, deoarece cerințele umanității sunt evidente: avem nevoie de clădiri ecologice, eficiente din punct de vedere energetic, durabile și ușoare, care să arate frumos și să fie și funcționale.

Cele mai inovatoare materiale de construcție

Am adunat cele mai interesante și inovatoare materiale de construcție, care sunt deja în uz, precum și unele care sunt concepte promițătoare, aflate în curs de testare, în cadrul proiectelor pilot. Unele materiale de construcție nu sunt neapărat noi – adică tehnologia a fost dezvoltată și testată cu mult timp în urmă, dar este încă folosită selectiv și nu este larg răspândită. Noile materiale de construcție sunt utilizate atât pentru finisaje decorative, cât și ca materiale de bază în construirea structurilor.

Iată cele peste 16 materiale inovatoare pentru construcții:

  1. Lemn transparent
  2. Fibră de carbon
  3. SensiTiles
  4. Beton auto-reparator
  5. Aerogel
  6. Richlite
  7. Granit lichid
  8. Beton flexibil
  9. Concrete Canvas
  10. Aluminiu transparent
  11. Lemn stratificat
  12. Hidroceramică
  13. CABKOMA
  14. Flexicomb
  15. Vopsea ultra-albă
  16. Căptușeală din cărbune vegetal bio
  17. Armătură din cânepă

LEMN TRANSPARENT

Invenția celui mai nou material ecologic – lemnul transparent – a fost anunțată încă din 2016. Cu toate acestea, abia în 2020, cercetătorul care a inventat o metodă de a obține lemnul transparent, în colaborare cu o echipă de la Universitatea din Maryland, la College Park, a declarat că testele au fost finalizate și că au obținut un rezultat stabil. Lemnul transparent este de cel puțin 5 ori mai rezistent și mai ușor decât sticla, precum și mai eficient din punct de vedere termic. Aceste caracteristici îl fac un potențial înlocuitor pentru ferestrele din plastic sau sticlă. Alte avantaje: materia primă este regenerabilă și ecologică. Arborele de balsa crește rapid, ajungând la maturitate în doar 5 ani. Costurile de producție sunt, de asemenea, mult mai mici decât în producția de sticlă, unde există o amprentă de carbon vizibilă, din cauza temperaturilor ridicate necesare și a energiei electrice utilizate în proces.

Lemnul transparent este destul de flexibil, deoarece conține celuloză naturală. Pentru a obține transparență, lemnul de balsa este înmuiat într-o soluție specială și apoi structura se îmbogățește cu rășină epoxidică. Lemnul transparent sau sticla din lemn poate fi utilizată în locul unităților tradiționale de sticlă sau a altor elemente în structurile de construcție, care trebuie să fie transparente, dar și durabile, ecologice și eficiente din punct de vedere energetic.

FIBRĂ DE CARBON

Fibra de carbon este cu adevărat un material al viitorului, deși este folosită deja de mult timp în diferite sporturi! Acest material inovator a devenit din ce în ce mai popular și în construcții, o industrie care cere adesea o combinație de rezistență și ușurință a manevrării. Fibra de carbon este cu 75% mai ușoară decât fierul și cu 30% mai ușoară decât aluminiul. Este folosită pentru a consolida materialele de construcție tradiționale, pentru a le îmbunătăți rezistența – cărămizi, blocuri de beton armat, structuri din lemn – precum și pentru a reduce grosimea panourilor și, bineînțeles, pentru a le reduce greutatea. Armătura cu fibră de carbon pentru beton oferă, de asemenea, o izolare termică excelentă. Singurul dezavantaj, care limitează aplicarea fibrei de carbon pe scară largă, este costul ridicat al materialului.

SENSITILES — PLĂCI DECORATIVE ACRILICE

Materialele de construcție inovatoare nu sunt întotdeauna materiale cu proprietăți fizice inovatoare, cum ar fi rezistența sau siguranța. Acestea pot fi și materiale care integrează tehnologia pentru a crea un decor spectaculos și pentru a facilita punerea în aplicare a celor mai extravagante idei de design. Un nou tip de material de construcție pentru finisare este o placă decorativă sensibilă cu fibră acrilică, care reacționează la mișcare, atingere sau surse de lumină. Fibra optică transmite lumină și reacționează: placa poate sclipi, ilumina, capta și răspândi culorile vecine pe suprafața sa. Decorarea cu acest material oferă noi oportunități în arhitectură și design interior.

BETON AUTO-REPARATOR

Termenul „beton auto-reparator” sună un pic de domeniul fantasticului. În 2015, inventatorul Henk Jonkers, de la Universitatea Tehnologică Delft, a arătat o metodă inovatoare de a repara fisurile din beton folosind bacterii. Principiul tehnologiei este simplu: capsule care conțin bacterii specifice și nutrienți pentru acestea au fost adăugate în beton: bacteriile au fost activate la impactul cu apa. Betonul crăpat a fost reconstruit cu umezeală și umplut cu calcar produs de bacterii.

Pe lângă această biotehnologie, există încă o alternativă de la cercetătorii coreeni, care au venit cu ideea să adauge capsule dintr-un anumit polimer în beton. Sub influența umidității și a luminii solare, acestea încep să reacționeze, umflându-se și umplând fisura.

Betonul tradițional este un material de construcție foarte fiabil și răspândit, dar își pierde proprietățile atunci când este fisurat. Mulți specialiști în știința materialelor din întreaga lume lucrează pentru a oferi acestui material de bază un upgrade modern.

Recent, oamenii de știință americani de la Worcester Polytechnic Institute (WPI) au prezentat dovezi că au creat betonul bio. În acest caz, se adaugă o enzimă, pentru a reacționa cu cristalele de carbonat de calciu care eliberează CO2 – proprietățile lor sunt similare cu betonul. Ca urmare, toate fisurile sunt umplute, iar rezistența betonului se îmbunătățește. Această metodă poate repara o fisură de 1 mm într-o zi.

O altă invenție a oamenilor de știință de la Universitatea din Colorado se bazează pe fotosinteza bacteriilor. Biobetonul T conține un amestec de cianobacterii – bacterii de fotosinteză – gelatină și nisip. Acestea reacționează la apă și cresc în dimensiune pentru a umple orice cavități.

AEROGEL

Cel mai dur și mai ușor material din lume este 99,8% aer!

Acest material sintetic ultra-ușor și poros este derivat dintr-un gel, în care componenta lichidă a gelului este înlocuită cu un gaz. Rezultatul este un corp foarte solid, cu densitate extrem de scăzută și conductivitate termică scăzută. La atingere, materialul seamănă cu fragila spumă de polistiren. Aerogelurile pot fi create dintr-o varietate de compuși chimici. Acesta fost produs pentru prima dată în 1931, fiind invenția lui Samuel Stephens Kistler. El a susținut că ar putea înlocui lichidul cu gaz, fără a micșora structura. Primele aerogeluri au fost realizate din silicagel. Ulterior, Kistler a vizat aerogelurile pe bază de oxid de aluminiu, oxid de crom și dioxid de staniu. Aerogelurile pe bază de carbon au fost dezvoltate pentru prima dată la sfârșitul anilor 1980. O caracteristică specială a aerogelurilor este că pot avea o conductivitate termică mai mică decât cea a gazului pe care îl conțin. Acest material este un izolator termic excelent, astfel că este utilizat frecvent pentru izolarea termică ecologică și eficientă, la scară industrială. Datorită porozității mari și fine a structurii, aerogelurile pot fi utilizate ca matrice de colectare pentru cele mai mici particule de praf.

RICHLITE

Richlite este un material compozit de hârtie durabil. Este fabricat din deșeuri de hârtie, care sunt presate în panouri dure, netede și prelucrabile. Hârtia provenită din surse sustenabile este mult mai ecologică decât multe dintre cele mai comune materiale utilizate în construcții, iar acesta este unul dintre principalele avantaje ale Richlite. Tehnologia îl transformă într-o materie primă uimitoare, atât de necesară pentru construcțiile ecologice.

Spre deosebire de piatră sau alte suprafețe dure, Richlite funcționează în același mod ca lemnul de esență tare dens, acesta putând fi frezat, șlefuit și îmbinat cu ușurință. Richlite este un material rezistent la apă și igienic, care are o absorbție scăzută a umidității, rezistență ridicată la căldură și rezistență la foc. Nu strică nici că arată bine și se bucură de un finisaj natural. Drept urmare, este folosit în multe industrii, de la construcții până la proiectarea pieselor de mobilier. Este utilizat chiar și pentru a produce instrumente muzicale, înlocuind abanosul scump și oferind, în același timp, o calitate ridicată a sunetului. Richlite s-a dovedit a fi un material binecunoscut, îndrăgit de mulți arhitecți ca finisaj pentru mobilier, elemente de decor interior și structuri creative.

GRANIT LICHID

Piatra „lichidă” artificială este un amestec lichid special de construcție (realizată din 70% așchii de marmură și 30% aditivi speciali și umplutură decorativă), care este pulverizată pe diferite suprafețe, inclusiv beton, cărămidă, piatră și asfalt. Datorită compoziției sale, lichidul îngheață, pentru a etanșa, oferind suprafeței durabilitate și un aspect atractiv. Granitul lichid este un material ecologic, deoarece include rășini sigure, așchii de marmură naturală și umpluturi minerale. Acest material compozit este adesea folosit în lucrări de finisare și pentru fabricarea sau învelirea structurilor individuale sau a elementelor de decor interior.

BETON FLEXIBIL

Cercetările pentru îmbunătățirea calității betonului ocupă un loc important în sfera activităților din știința materialelor, dar acest lucru nu ar trebui să fie o surpriză.

În prezent, aproape toate lucrările de construcție se bazează pe beton. Am menționat deja că una dintre problemele betonului este fragilitatea acestuia, în cazul în care se fisurează și se crapă. În plus, deși betonul este extrem de rezistent, acesta poate suporta doar o greutate limitată. În 2014, singaporezii au reușit nu numai să îmbunătățească rezistența și să reducă greutatea betonului prin eliminarea armăturilor din structurile din beton, dar au adăugat și flexibilitate, care nu este o proprietate caracteristică betonului tradițional.

Datorită unui aditiv unic, noul beton ConFlexPave a câștigat flexibilitate și rezistență de până la 3 ori mai mari decât cele ale betonului tradițional. Cele mai subțiri microfibre polimerice sunt amestecate în soluție, distribuind sarcinile pe o întreagă placă de beton. Acest lucru îl ajută să devină la fel de rezistent ca metalul și de două ori mai rezistent decât betonul obișnuit, atunci când este supus la îndoire.

Cu toate acestea, nu există o limită pentru perfecțiune, iar alți oameni de știință continuă să studieze betonul flexibil. De exemplu, specialiștii de la Universitatea Swinburne au creat beton fără a folosi ciment, dar cu aceleași caracteristici remarcabile în ceea ce privește flexibilitatea și greutatea suportată. Acest nou tip de beton este, de asemenea, ecologic, deoarece încorporează cenușă volantă și compozite geopolimerice – emisii tipice de deșeuri de la centralele pe cărbune. De asemenea, acesta se solidifică la temperatura camerei, ceea ce înseamnă că nu mai sunt necesare costuri de producție nesustenabil de mari. Dar, cel mai important aspect este că noul beton este de 400 de ori mai flexibil decât betonul tradițional, păstrându-și însă același nivel de rezistență. Geopolimerii nu numai că îmbunătățesc coeficientul de încovoiere, dar sporesc și rezistența la posibile micro-fracturi. Fibrele polimerice susțin structura sub încărcături, chiar și în cazul crăpăturilor, astfel încât noul material poate fi utilizat în zone predispuse la cutremure, deoarece riscul de prăbușire al clădirilor din acest beton este redus la minimum.

CONCRETE CANVAS

Acest material revoluționar este un material de beton într-o rolă. Flexibilitatea sa oferă posibilități nelimitate de proiectare pentru arhitecți și deschide calea unor noi provocări pentru construcții.

Soluția patentată Concrete Canvas® este utilizată pentru o gamă largă de sarcini de construcție și multe altele. Aceasta permite construirea structurilor din beton cu instalare și instruire minimă. Instalarea este de obicei de zece ori mai rapidă: doar desfaceți o rolă deja pregătită și adăugați apă.

Acesta este un material auxiliar, care facilitează o serie de lucrări de pre-construcții, și este utilizat și la pregătirea facilităților de infrastructură: canale, repararea și protejarea suprafețelor și a taluzurilor și consolidarea rezervoarelor și conductelor.

ALUMINIU TRANSPARENT

Acest material al viitorului este o realitate fizică. În termeni simpli, este o ceramică transparentă, pe bază de oxinitrură de aluminiu (AlON). Principalele caracteristici ale acestui material sunt rezistența la zgârieturi și durabilitatea. Aluminiul transparent este mult mai durabil decât sticla aluminosilicat (cuarț) și este, de asemenea, cu 85% mai dur decât safirul. În plus, poate rezista la temperaturi de până la 2.100⁰C. Este rezistent la radiații, acizi, alcalii și apă. Cum era de așteptat, materialul a fost imediat adoptat de industria militară și optică. Dar, în construcții, este folosit pentru ferestre rezistente la impact, cupole și alte elemente care necesită transparență și rezistență.

LEMN STRATIFICAT

Acesta este un material inovator, care folosește lemnul în toate elementele sale. Lemnul este presat în panouri și laminat, devenind un bloc solid, mult mai rezistent decât lemnul obișnuit.

În această categorie, veți găsi subtipuri, cum ar fi lemnul stratificat încrucișat și lemnul stratificat. Lemnul stratificat este format din mai multe bucăți de lemn lipite între ele, care sunt folosite pentru a crea grinzi rezistente. Lemnul stratificat încrucișat este realizat din bucăți de lemn așezate în direcții alternative, pentru a crea panouri mari, care pot rezista la încărcături grele. Ambele tipuri de lemn sunt extrem de rezistente la foc. Straturile exterioare, atunci când ard, creează carbonizare, care ajută la izolarea restului lemnului. În timpul testelor de rezistență la foc, acestea au demonstrat capacitatea de a-și menține integritatea structurală. Utilizarea lemnului masiv facilitează captarea carbonului în timp ce copacii cresc și lemnul este utilizat în clădiri. Potrivit unui studiu publicat în Journal of Sustainable Forestry, dacă se utilizează silvicultură durabilă, între 14% și 31% din emisiile globale pot fi prevenite prin înlocuirea materialelor folosite în clădiri și poduri cu lemn.

HIDROCERAMICĂ (RĂCIRE PASIVĂ)

Acesta este un material compozit de fațadă din argilă și hidrogel, care este capabil să răcească interioarele clădirilor cu până la 6°C. Hidroceramica folosește capacitatea hidrogelului de a absorbi de 500 de ori mai multă apă decât greutatea proprie, pentru a crea un sistem de construcție care „devine o ființă vie, ca parte a naturii, nu în afara ei”. Tehnologia a fost dezvoltată de studenții spanioli de la Institutul de Arhitectură Avansată din Catalonia în 2014. De atunci, acest material inovator care alimentează sisteme de auto-răcire este la mare căutare în industria construcțiilor și în rândul arhitecților. Este deosebit de popular pentru construcții ecologice, deoarece poate economisi până la 28% din consumul total de energie al dispozitivelor tradiționale de răcire.

CABKOMA — FIRE DE HIDROCARBURI, SUSȚINERE CU FIRE

Pentru regiunile predispuse la cutremure, cum ar fi Japonia, materialele care pot rezista cutremurelor sunt foarte importante. De aceea, laboratorul Komatsu Seiten Fabric a dezvoltat un compozit termoplastic din fibră de carbon numit CABKOMA Strand Rod.

Compozitul este învelit cu fibre anorganice și sintetice și are un finisaj din rășină termoplastică, dând naștere celui mai ușor sistem de consolidare seismică din lume. Firele inovatoare sunt de aproape cinci ori mai ușoare decât cablurile metalice de aceeași rezistență și sunt și surprinzător de frumoase. Acestea sunt eficiente, contribuind la îndeplinirea cerințelor pentru consolidarea seismică a clădirilor. Desigur, ca toate materialele pe bază de fibră de carbon, dezavantajul CABKOMA este prețul destul de ridicat.

FLEXICOMB

Flexicomb este inspirat de natură – după cum se poate ghici din nume, structura acestui material este inspirată din fagurii de miere. Această idee foarte simplă s-a dovedit a fi uimitor de flexibilă și funcțională. Ideea a apărut pentru prima dată la Universitatea Yale, unde cercetătorii au studiat structura fagurilor. Combinând paiele de băut într-o singură matrice, se creează cu ușurință structură asemănătoare unui fagure. Mai mult decât atât, materialul oferă și posibilitatea de a recicla sau a reutiliza acest nesuferit tip de plastic – paiele de băut.

În Flexicomb, mii de tuburi din polipropilenă sunt strâns legate într-o matrice flexibilă, căreia i se poate da diferite forme. Aceste structuri sunt translucide, fiind adesea folosite pentru fabricarea elementelor de iluminat decorative.

PENTRU RĂCIRE PASIVĂVOPSEA ULTRA-ALBĂ

Toată lumea știe că albul excelează la reflectarea luminii. Dar se dovedește că acesta poate crea și „cea mai albă vopsea din lume”, care poate servi drept aparat de aer condiționat pentru răcirea camerelor. Cercetătorii de la Universitatea Purdue au creat o vopsea albă care reflectă 98,1% din lumina soarelui. Secretul vopselei este compoziția sa care conține sulfat de bariu.

Se creează astfel alb perfect pur, cu efect reflectorizant. Conform rezultatelor testelor, implementarea vopselei produce rezultate incredibile: vopsirea unui acoperiș de 90 m2 oferă o capacitate de răcire de 10 kW. Această cifră este mai mare decât puterea tipică a aparatelor de aer condiționat domestice.

Pe lângă utilizarea sa în răcirea clădirilor, noua vopsea poate preveni și supraîncălzirea sistemelor electrice exterioare.

CĂPTUȘEALĂ CU CĂRBUNE VEGETAL BIO

Startup-ul din Berlin, Made of Air, a creat un bioplastic special netoxic, realizat din cărbune vegetal bio, obținut din deșeuri forestiere și agricole. Acesta captează carbon și poate fi folosit pentru numeroase aplicații, inclusiv fațade de clădiri, mobilier, interioare, transport și infrastructură urbană.

Materialul reciclat conține 90% carbon și este capabil să absoarbă CO2 din atmosferă, fiind el însuși un material carbon negativ.

Materialul poros, bogat în carbon, reține carbonul foarte eficient. Spre deosebire de biomasa în descompunere, care își eliberează rapid carbonul înapoi în atmosferă, cărbunele vegetal bio rămâne stabil timp de sute sau chiar mii de ani. Plasticul din cărbune vegetal bio Made of Air este mai ieftin decât bioplasticul convențional, dar totuși mai scump decât materialele pe bază de petrol.

Panourile hexagonale numite HexChar au fost instalate pentru prima dată ca material de placare la un distribuitor Audi din München în 2021; atunci a fost prima dată când produsul a fost folosit într-o clădire. O analiză a ciclului de viață a arătat că placarea locației va stoca 14 tone de carbon.

ARMĂTURĂ DIN CÂNEPĂ

Cercetătorii de la Institutul Politehnic Rensselaer din SUA au inventat o alternativă de cânepă la armătura din oțel, despre care susțin că evită problema coroziunii și reduce emisiile de carbon în timpul construcției.

Armătura din cânepă poate fi folosită pentru susținerea structurilor din beton, în același mod în care se utilizează oțelul și alte armături, în prezent, dar cu un impact mai mic asupra mediului, datorită atât compoziției materialului, cât și durabilității acestuia.

În prezent, ruginirea armăturilor din oțel este principalul motiv pentru demolarea prematură a structurilor precum poduri, drumuri, baraje și clădiri. Armătura inovatoare din cânepă va oferi durabilitate și protecție împotriva coroziunii de trei ori mai mare. În plus, spre deosebire de armătura cu fibră de sticlă din structurile care sunt deosebit de susceptibile la coroziune, armătura din cânepă nu necesită atât de mult consum de energie pentru producție și instalare, fiind astfel o soluție mai ecologică.

Această listă este doar o mică parte din descoperirile care sunt deja utilizate în industria construcțiilor. Fiecare dintre materiale este îmbunătățit în fiecare an sau o soluție este înlocuită cu o altă opțiune și mai bună. Construcția este un domeniu în care materialele avansate tehnologic și soluțiile digitale inovatoare pot revoluționa modul în care sunt derulate proiectele și pot crea obiecte cu adevărat futuriste.

Dacă nu utilizați încă materiale și metode de construcție inovatoare în proiectele dvs., atunci puteți începe prin a vă digitaliza afacerea chiar acum, încercând PlanRadar gratuit timp de 30 de zile.

Vă veți putea asigura că managementul și monitorizarea proiectelor dvs. vor fi realizate rapid și simplu – și veți irosi mai puține materiale.