Топ-15 инновационных строительных материалов

Современное материаловедение продвинулось с технологиями довольно заметно — есть по-настоящему революционные новые строительные материалы, появляются новые способы строительства зданий. Создаются синтетические новинки строительных материалов, которые легче, прочнее и экологичнее, чем привычные. Это все стимулирует также и новую архитектуру — очень непохожую на то, к чему мы привыкли, плюс, очень безопасную для окружающей среды.

Когда цемент трескается — это гораздо серьезнее проблема, чем многие думают. И дело не в эстетике, которая, безусловно, важна. Тут другое: вода попадет в трещину и начнет подтачивать бетон и арматуру, которая всегда применяется для прочности конструкции. В окружающей среде с меняющейся температурой эта проблема усугубляется действием замораживания-оттаивания: вода в трещине расширяется при замерзании, раздвигая каждую сторону трещины чуть дальше друг от друга. А потом, когда лед оттает, вода осядет глубже, разрушая дальше и делая трещину глубже.

Но что, если бы бетон мог самовосстанавливаться? Или асфальт, или даже металл? Можно было бы сэкономить миллиарды долларов только на ремонте и восстановительных работах, не говоря уже о снижении вреда для окружающей среды.

Некоторые инновационные строительные материалы найдут свое место, возможно, в небольших нишах, а ряд новейших стройматериалов имеют перспективу стать широко применяемыми. Здания с традиционными кирпичными и бетонными конструкциями постепенно отойдут в прошлое, поскольку запрос человечества очевиден: нужны экологичные, энергоэффективные, прочные и легкие одновременно здания, которые будут выглядеть красиво и функционально.

Мы собрали самые интересные и впечатляющие по своим свойствам инновационные материалы в строительстве, которые уже применяются, и стройматериалы как перспективный концепт, опробованный в пилотных проектах. Ряд строительных материалов условно новые — то есть сама технология разработана и опробована давно, но применяется сейчас выборочно и не повсеместно. Новые строительные материалы используются как в декоративных отделочных работах, так и в полноценных строительных конструкциях в качестве основного материала.

Итак, современные материалы для строительства дома, топ-15 самых впечатляющих

  1. Прозрачное дерево
  2. Углеволокно
  3. SensiTiles
  4. Самовосстанавливающийся бетон
  5. Аэрогель
  6. Richlite
  7. Жидкий гранит
  8. Гнущийся, гибкий бетон
  9. Concrete Canvas
  10. Прозрачный алюминий
  11. Массивная древесина
  12. Гидрокерамика
  13. CABKOMA
  14. Flexicomb
  15. Ультра-белая краска

Прозрачное дерево

О создании новейшего экологического материала  прозрачного дерева сообщалось еще в 2016 году, но только в 2020 ученый, который с командой из Университета штата Мэриленд в Колледж-Парке изобрел способ делать древесину прозрачной, заявил, что испытания завершены и получен устойчивый результат. Прозрачное дерево минимум  в 5 раз прочнее и легче стекла, а также термоэффективнее. Именно эти характеристики  делают его намного интереснее пластика.  Среди других преимуществ: сырье возобновляемое и экологичное: дерево бальса растет быстро, за 5 лет получается уже взрослое дерево, затраты на производство намного ниже, чем для производства стекла, где присутствует ощутимый углеродный след из-за расходов на отопление и электричество.

Прозрачное дерево довольно гибкое, так как в нем есть натуральная целлюлоза.

Чтобы добиться прозрачности, древесину бальсы вымачивают в спецрастворе, а затем в структуру добавляется эпоксидная смола. Прозрачная древесина, или древесное стекло можно применять вместо традиционных стеклопакетов,  либо другим элементам в строительных конструкциях,где необходима прозрачность, но и прочность, а также экологичность и энергосбережение.

Углеволокно

По-настоящему материал будущего и инновационное изобретение, которое находит применение во многих сферах, где требуется прочность и легкость — и строительство та самая отрасль, где запрос на такие качества архиважны. Углеволокно намного легче железа (на 75%) и алюминия (на 30%). Углеволокном армируют все традиционные строительные материалы, усиливая их прочность — кирпич, железобетонные блоки, деревянные конструкции, а также обеспечивая меньшую толщину панелей, а соответственно и вес. Углеволоконная арматура в железобетоне обеспечивает также отличную теплоизоляцию. Единственный минус, который ограничивает массовое применение — дороговизна материала.

3. SensiTiles — акриловая декоративная плитка

Новые материалы в строительстве — не обязательно с инновационными физическими качествами по прочности и безопасности. Это также материалы с технологиями, служащие для эффектного декора и реализации самых экстравагантных архитектурных или дизайнерских задумок. Новый вид отделочного строительного материала — чувствительная плитка c акриловым волокном, которая в буквальном смысле реагирует на ваши движения, касания, источник света его изменения. Оптоволокно пропускает свет и реагирует: плитка может мерцать, подсвечиваться, улавливать и рассеивать соседние цвета по своей поверхности. Декорирование таким материалом дает новые возможности в архитектуре и дизайне интерьеров.

 4. Самовосстанавливающийся бетон

Если дословно перевести английский вариант «self healing concrete», то он звучит- как «самоисцеляющийся бетон», что, согласитесь, намекает на фантастику. Изобретатель Хенк Джонкерс из Делфтского технического университета еще в 2015 году показал инновационный метод для восстановления трещин в бетоне при помощи… бактерий. Принцип технологии прост: в бетон добавляли капсулы с особыми бактериями и питательными веществами для них, которые активировались, как только попадала вода. Треснувший бетон с влагой отстраивался, заполнялся известняком, который продуцировали бактерии. Кроме этой био-технологии, есть другая альтернатива от корейских исследователей, где в бетон добавляются капсулы определенного полимера. Он также под действием влаги и солнца, начинает реагировать — разбухать и заполнять трещину.

Бетон очень надежный и давний строительный материал, однако он теряет свои свойства при трещинах, так что над его современным апгрейдом трудятся многие специалисты материаловедения во всем мире.

Есть свежие данные, что американские ученые из Вустерского политехнического института (WPI) также разработали биобетон, куда вмешали фермент, который реагирует с CO2, выделяя кристаллы карбоната кальция — по характеристикам похожи на бетон. И таким образом заполняются все трещины, укрепляя бетот. Миллиметровые трещины восстанавливаются за сутки.

Другая разработка ученых из Университета Колорадо основана на фотосинтезе бактерий. В состав биобетона входит смесь из цианобактерий — фотосинтезирующие бактерии, желатина и песка. Они реагируют на воду и увеличиваются в размере, заполняя полости.

5.Аэрогель

Самый твердый и легкий в мире материал. Потому что состоит из 99.8% воздуха!

Синтетический пористый сверхлегкий материал получают из геля, в котором жидкий компонент геля заменен газом. В результате — очень твердое тело с чрезвычайно низкой плотностью и низкой теплопроводностью. На ощупь он похож на хрупкий пенополистирол. Аэрогели можно изготавливать из множества химических соединений. Впервые он был получен в 1931, это детище Сэмюэля Стивенсона Кистлера, который поспорил, что сможет заменить жидкость газом без усадки самой структуры. Первые аэрогели были получены из силикагелей. Более поздние работы Кистлера касались аэрогелей на основе оксида алюминия, оксида хрома и диоксида олова. Углеродные аэрогели были впервые разработаны в конце 1980-х годов.

Особенность аэрогелей — они могут иметь теплопроводность меньше, чем у газа, который они содержат. Такой материал отлично теплоизолируют, так что его применяют широко в промышленных масштабах по теплоизоляции — экологично и эффективно. В виду высокой и тонкой пористости структуры аэрогели могут использоваться в качестве собирающей матрицы для мельчайших частиц пыли. ( Его упоминают в фильме «Стардаст»)

6. Richlite

Бумажный прочный композит. Его создают из отходов бумаги, их прессуют в твердые и гладкие панели, которые можно обрабатывать. Об экологичности бумаги говорить нечего — это основное ее достоинство. Однако технологии превращают ее в удивительное  сырье, которое так нужно для экостроительства.

В отличие от камня или твердой поверхности, Richlite работает так же, как плотная древесина твердых пород, и ее можно легко фрезеровать, шлифовать, фрезеровать и соединять. Материал Richlite к тому же водостойкий, гигиеничный, имеет низкое влагопоглощение, тепло- и огнестойкость, необычайно плотный и прочный. А его внешний вид — максимально естественный и приятный. Поэтому его применяют во многих отраслях, и даже для производства музыкальных инструментов, где заменяют дорогостоящее черное дерево, дающее определенное качество звука. Так вот Richlite оказался достойным аналогом, доступным по цене. Словом, это известный и любимый многими архитекторами отделочный материал для дизайна мебели, элементов интерьера и креативных сооружений.

 7. Жидкий гранит

Искусственный «жидкий» камень, особая жидкая строительная смесь (70% из мраморной крошки и на 30% из специальных добавок и декоративного наполнителя), которую напыляют на определенную поверхность. Благодаря составу, жидкость застывает красиво и намертво, обеспечивая поверхность прочностью и декоративным видом. Жидкий гранит экологичный материал, поскольку в него входят безопасные смолы и натуральная мраморная крошка и минеральные наполнители. Этот композитный материал активно используется в отделочных работах, для изготовления или покрытия отдельных конструкций или элементов интерьера .

Читайте также: Новые технологии в строительстве 2021

8.  Гнущийся, гибкий бетон

Разработки по улучшению качеств бетона — одни из самых популярных, и это неудивительно. На бетоне, фактически, зиждется все строительство.  Мы уже упоминали, что одной из проблем бетона является его недолговечность, если появляются сколы и трещины, которые образовываются вследствие воздействия внешней среды. Кроме того, бетон может быть прочным, однако он фиксирован и ограничен по нагрузке. Сингапурцы  еще в 2014 году смогли решить вопрос не только прочности и уменьшения веса, исключив арматуру в бетонных конструкциях, но и добавили не характерное свойство бетону — гибкость. Благодаря уникальной добавке новый бетон ConFlexPave получил гибкость и прочность — в 3 раза выше, чем у обычного. В раствор замешивают тончайшее ультраволокно, которое скользит в структуре бетона, не закрепляясь в нем. Именно это и дает эффект эластичности.

Однако нет предела совершенству. Разработки по гибкому бетону продолжают многие ученые. Так, специалисты университета  Суинберн создали бетон без цемента, но с такими же выдающимися характеристиками по гибкости и нагрузкам. Экологичность нового бетона в том, что в его состав входит летучая зола, геополимерный композит —  типичный выброс-отход от угольных электростанций. Его застывание происходит при комнатной температуре, а значит, нет потребности в высоких неэкологичных затратах на производство. Но главное, новый бетон в 400 раз гибче обычного, сохраняя при этом прочность бетона. Геополимеры не только добавили коэффициент изгибания, но и улучшают показатели устойчивости при возможных микро-разрушениях. Полимерные волокна держат структуру при нагрузке даже с трещинами, поэтому новый материал можно использовать в сейсмоактивных районах — риск разрушения зданий из такого бетона минимизируется.

9. Бетонное полотно Concrete Canvas

Новейшие строительные материалы -Concrete Canvas

Дизайн-решение с использованием Concrete Canvas

Новейшие строительные материалы -Concrete Canvas

Это, по сути, бетонная ткань в рулоне — революционный материал, предлагающий безграничные возможности дизайна в строительной архитектуре и новые вызовы для строительства.

Запатентованное решение Concrete Canvas® используется для широкого спектра строительных задач и не только.  Это позволяет строить бетонные конструкции с минимальными затратами на установку и обучением специалистов. Обычно установка в десять раз быстрее: разворачивается подготовленный рулон и просто добавляется вода.

Новейшие строительные материалы - бетонное полотно

Это вспомогательный материал, который облегчает ряд работ, предшествующих возведению сооружений, либо участвует в подготовке инфраструктурных объектов: каналов, ремонт покрытий, защита поверхностей, склонов, укрепления водоемов и труб.

10.Прозрачный алюминий

Этот материал будущего — физическая реальность. По-простому, это прозрачная керамика, в основе — оксинитрид алюминия (AlON). Особенности этого материала — устойчив к царапинам и прочный, намного выше эти характеристики, чем у алюмосиликатного стекла (кварцевое), на 85% тверже сапфира. Кроме того, выдерживает нагревание до 2100 С⁰. Устойчив к радиации, к кислотам, щелочам и воде. Естественно, этот материал тут же пошел на вооружение к военным и для оптических производств. Но в строительстве из него делают ударопрочные окна, купола и прочие элементы, требующие прозрачности и прочности.

11.Массивная многослойная древесина

Это особая технология, которая использует дерево во всех элементах. Дерево заключают в панели, ламинируют, делая из него массив, который намного прочнее обычной древесины. Есть такие категории, как поперечно-клееная древесина и клееная древесина. Клееный брус состоит из нескольких склеенных между собой кусков пиломатериалов, которые используются для создания прочных балок. Поперечно-клееный брус — из кусков пиломатериалов, уложенных в чередующихся направлениях, из которых получаются большие панели, способные выдержать большой вес. Оба вида древесины удивительно огнестойки. Внешние слои при горении создают обугливание, которое помогает изолировать остальную часть дерева. В ходе испытаний на огнестойкость они продемонстрировали способность сохранять свою структурную целостность. Массивная древесина способствует улавливанию углерода еще по мере роста деревьев и сохраняет это свойство уже уже в зданиях. Согласно одному исследованию, опубликованному в Journal of Sustainable Forestry, при использовании устойчивого лесохозяйствования можно предотвратить от 14 до 31% глобальных выбросов, заменив материалы, используемые в зданиях и мостах, на дерево.

12.Гидрокерамика (пассивное охлаждение)

Композитный фасадный материал из глины и гидрогеля, который способен охлаждать внутренние помещения зданий до 6 С⁰. . Этот материал, получивший название Hydroceramic, использует способность гидрогеля поглощать воду, в 500 раз превышающую его собственный вес, для создания строительной системы, которая «становится живым существом как часть природы, а не за ее пределами». Его разработали испанские студенты еще в 2014 году и с тех пор этот материал и технология самоохлаждающих систем весьма востребована в строительстве и архитектуре. Особенно в экостроительстве: экономится до 28% от общего потребления энергии традиционными охлаждающими устройствами.

13. CABKOMA — углеводородные нити, струнная опора

Для таких сейсмологических территорий, как Япония, очень важны материалы, которые выдержат землетрясения. Поэтому лаборатория Komatsu Seiten Fabric  разработала термопластичный композит из углеродного волокна — CABKOMA Strand Rod. Композит покрыт неорганическими и синтетическими волокнами, с отделкой из термопластической смолы — и это дало  возможность создать самую легкую в мире систему сейсмического армирования. Инновационные нити-струны почти в пять раз легче, чем металлическая проволока той же прочности, и красивы по дизайну. Кроме того, они довольно эффективны — здание соответствует требованиям, предъявляемым к сейсмической арматуре. Конечно, как и все материалы из карбона, материал недешев.

14.Flexicomb

Новые строительные материалы Flexicomb

Flexicomb — как светильник

Flexicomb- один из новых строительных материаловСтруктура Flexicomb

Заимствованная структура строения пчелиных сот нашла воплощение в материале flexicomb. Очень простая идея оказалась потрясающе гибкой и функциональной. Идея появилась в Йельском университете, где изучали структуру сот. Соединив в один массив питьевые трубочки, по сути, получается структура, напоминающая соты. Тысячи полипропиленовых трубочек соединяются плотно в гибкую матрицу, которой можно придавать разные формы. Такая структура отлично пропускает свет и ее часто используют для изготовления декоративных элементов освещения.

15. Ультра-белая краска для пассивного охлаждения

сравнительный тест ультра-белой охлаждающей краскипассивное охлаждение при помощи ультра-белой краски

То, что белый отражает свет, хорошо известно. Но оказывается, можно создать особую «самую белую в мире» краску, которая будет служить не хуже кондиционера для охлаждения помещений.

В американском исследовательском университете создали белую краску, которая отражает 98,1% солнечного света. Секрет краски — состав, в который примешивают сульфат бария, которые и обеспечивает идеально чистый белый, со светоотражающим эффектом. По результатам испытаний были получены потрясающие показатели: покрытие крыши площадью около 90 кв.м сравнимо с охлаждающей мощностью в 10 кВт. Эта цифра выше, чем типичная мощность домашних кондиционеров

Новая краска может не только охлаждать дома, но и предотвращать перегрев наружных систем электричества.

Этот список — небольшая часть тех разработок, которые уже применяются в строительной отрасли, ежегодно каждая из технологий  улучшается, или на смену одного решения приходят другие. Строительство- та сфера, где технологичность материалов и инновационные цифровые решения могут  перевернуть методы ведения проектов и создавать по-настоящему футуристические объекты.

И если инновационные строительные материалы вы пока не используете на своих объектах, то оцифровать ваш бизнес вы можете прямо сейчас, попробовав бесплатно PlanRadar в течение 30 дней, чтобы убедиться, что ведение и контроль вашего проекта стало проще и эффективнее.

 

Протестируйте PlanRadar бесплатно

Начните бесплатно