Иновативни строителни материали, които променят начина, по който строим
Съвременните строителни материали променят изцяло подхода към строителството, създавайки нови възможности и подобрения във функционалността и екологичната устойчивост. Днешните материали се отличават с висока екологична издръжливост и надеждност, докато същевременно са леки и осигуряват добра проверимост. Запознайте се с нашия обширен каталог от 15+ иновативни строителни материали, които предлагат революционни решения. Науката за материалите е претърпяла значителен напредък през последните години, като в резултат се появиха наистина революционни нови строителни материали на пазара. Разработени са иновативни синтетични материали – строителни материали, които се отличават с по-лека конструкция, по-голяма здравина и по-висока екологична устойчивост в сравнение с традиционните. Тези постижения в науката насърчават разработването на съвсем нови архитектурни концепции, които се отличават със своята уникалност и по-голямо внимание към екологичните аспекти.
Иновативни строителни материали: преодоляване на предишни предизвикателства
Проблемът с напукващия се цимент не е просто естетически, а структурен. Вода може да попадне в напукналата зона и да започне да разрушава цялостта на бетона. В зони с нестабилни температури проблемът се влошава, когато водата замръзва и разширява напукването. Когато ледът се топи, водата прониква още по-дълбоко в цимента, увеличавайки проблема и нарушавайки структурната цялост на сградата. Но какво ще стане, ако материалите могат да се излекуват сами? Ако циментът, металът или дори асфалтът могат да се възстановят от сами себе си? Това може да пести милиарди паунда за ремонти и възстановителни работи и да помогне за намаляването на вредите за околната среда, свързани със замяната на повредени материали. Новите и иновативни материали са в процес на разработка и тестване. Някои от тях вече имат своето място в някои строителни проекти, но редица от тези материали имат потенциал да бъдат широко използвани. Традиционните строителни материали, като бетон и тухли, могат да бъдат заменени от екологични, енергийно ефективни, издръжливи и леки материали, които да отговарят на нашите нужди за сгради, които са както функционални, така и привлекателни. В бъдеще можем да очакваме да видим промени в начина, по който се правят сградите и как тези материали имат положителен ефект върху околната среда и обществото като цяло.
Най-иновативните строителни материали
Изследвахме най-иновативните и интересни материали в строителството, които вече се прилагат, както и някои обещаващи концепции, които се тестват в рамките на пилотни проекти. Много от тези материали не са съвсем нови – технологията е била разработена и тествана отдавна, но все още се използва само в избрани случаи и не е широко разпространена. Новите строителни материали се използват като декоративни облицовки или като основни материали за строителство. Те се характеризират с висока енергийна ефективност, екологична устойчивост и издръжливост, като често позволяват по-бързо и ефективно строителство. Очакваме тези материали да бъдат все по-широко прилагани в бъдеще, когато строителната индустрия ще се насочи към по-устойчиви и екологични решения.
Така че, тук са най-добрите 15+ иновативни материали за строителство:
Прозрачно дърво
Въглеродни влакна
СенсиТилес
Самовъзстановяващ се бетон
Аерогел
Ричлит
Течен гранит
Огъване, гъвкав бетон
Бетонно платно
Прозрачен алуминий
Хидрокерамика
КАБКОМА
Флексикомб
Ултра-бяла боя
Био-въглища облицовка
Коноп армировка
Прозрачно дърво
През 2016 година беше пусната новина за създаването на нов, екологичен материал – прозрачно дърво. Въпреки това, само през 2020 година учените успяха да разработят метод за производството му в партньорство с екип от Университета на Мериленд в Колидж Парк. Те заявиха, че тестовете са завършени успешно и че са постигнали стабилни резултати. Прозрачното дърво е над 5 пъти по-здраво и по-леко от стъкло, като същевременно е по-термично ефективно. Това го прави привлекателен за заместване на пластмасови и стъклени прозорци, тъй като суровината е възобновяема и екологична. Балсовото дърво, което се използва, расте бързо и достига зряла възраст само за 5 години, като производствените разходи са значително по-ниски в сравнение с тези на стъклото, което изисква високи температури и много електроенергия. Прозрачното дърво е гъвкаво, тъй като е направено от естествена целулоза и за да се постигне прозрачност, се използва специален разтвор, който се добавя към балсовото дърво заедно с епоксидна смола. Прозрачното дърво може да се използва като заместител на стъклото в строителството, където е необходима прозрачност, издръжливост, екологичност и енергийна ефективност.
Въглеродни влакна
Въглеродните влакна са материал на бъдещето, който вече се използва в различни спортове, но също така намира все по-широко приложение в индустрията, където са необходими здравина и лекота в едно. Те са до 75% по-леки от желязото и до 30% по-леки от алуминия и се използват за подсилване на традиционни строителни материали като тухли, стоманобетонни блокове и дървени конструкции, за да се подобри тяхната здравина и да се намали теглото им. Освен това въглеродните влакна също могат да намалят дебелината на панелите, като същевременно осигурят отлична топлоизолация, особено когато се използват като армировка на бетон. Единственият недостатък е, че материалът все още е доста скъп, което ограничава неговото широко приложение.
SENSITILES — Декоративна акрилна плочка
Иновативните материали за строителство не се ограничават само до тези със специални физични свойства като здравина и безопасност. Също така се появяват материали, които интегрират технология, за да създадат впечатляващи декоративни ефекти и да осъществят най-екстравагантните дизайнерски идеи. Един от такива нови видове завършващи материали за строителство е чувствителната плочка с акрилни влакна, която реагира на движенията, докосването или светлината. Чрез оптичното влакно се предава светлина и се постигат различни реакции: плочката може да свети, да излъчва блестящ ефект и да улавя и разпръсква цветове на своята повърхност. Декорирането с този материал предоставя нови възможности в областта на архитектурата и интериорния дизайн.
Самовъзстановяващ се бетон
Идеята за “самолекуващ се бетон” може да звучи доста фантастично. Още през 2015 година, изобретателят Хенк Йонкерс от Технологичния университет в Делфт представи иновативен метод за поправяне на пукнатини в бетона, използвайки бактерии. Принципът на тази технология е сравнително прост: към бетона се добавят капсули, които съдържат специфични бактерии и хранителни вещества за тях. Когато пукнатината се формира, вода активира бактериите, които в резултат от това произвеждат варовик, който запълва напукания бетон.Освен тази биотехнология, има и друга алтернатива, предложена от корейски изследователи, при която към бетона се добавят капсули с определен полимер. При влиянието на влага и слънчева светлина, тези капсули реагират, разширяват се и запълват пукнатината. Традиционният бетон е изключително надежден и утвърден строителен материал, но когато се напуква, губи своите свойства. Много учени специалисти в областта по материалознание в света работят върху развиването на модерни технологии, които да осигурят на този основен материал модерен ъпгрейд.
Наскоро учени от САЩ също доказват, че са разработили биобетон. Техният метод включва добавянето на ензим, който реагира с кристали от калциев карбонат, които освобождават въглероден диоксид, за да създадат свойства, подобни на тези на бетона. Това позволява на материала да запълни пукнатините и да увеличи якостта на бетона. Този метод може да възстанови пукнатини с диаметър от 1 мм за един ден.Друг метод за създаване на биобетон е разработен от учени от университета в Колорадо. Той използва фотосинтезиращи бактерии, наречени цианобактерии, заедно с желатин и пясък, за да създаде материал със свойства на бетона. Когато тези бактерии взаимодействат с вода, те се увеличават в размер и запълват празнините в материала. Това може да увеличи здравината на биобетона и да го направи по-устойчив на повреди.
Аерогел
Най-твърдият и лек материал в света е съставен основно от въздух! Този материал е изработен от гел, който е заменен с газ, а резултатът е едно твърдо, изключително леко тяло с много ниска плътност и топлопроводимост. Аирогелът изглежда като крехка полистирола пяна при допир. Изработват се от различни химически съединения, като за първи път са създадени през 1931 г. от Самюел Стивънс Кистлер. Поради своята висока порьозност, аерогелите имат по-ниска топлопроводимост от газа, който съдържат, като това ги прави перфектни за ефективна топлоизолация. Тези материали се използват широко за екологична и ефективна топлоизолация в промишлен мащаб и могат да се използват като събирателна матрица за най-малките прахови частици. Въглеродните аерогели са били разработени за първи път в края на 1980-те години на миналия век, а работата на Кистлер е довела до аерогели на базата на силикатен гел, алуминиев оксид, хромов оксид калаен диоксид.
Ричлит
Richlite е устойчив материал, създаден от композитна хартия. Материалът се произвежда от рециклирана хартия, която след това се пресова в здрави и гладки панели, които могат да бъдат лесно обработени. Едно от главните предимства на Richlite е, че рециклираната хартия, използвана за производството му, е по-екологична в сравнение с много от другите материали, използвани в строителството. Richlite може да се обработва като твърда дървесина и може лесно да бъде фрезован, шлифован и съединен. Той е водоустойчив и хигиеничен материал с ниска абсорбция на влага, висока топлоустойчивост и пожароустойчивост. В допълнение, той има естествен завършек и изглежда привлекателно. Richlite е широко използван в различни индустрии, включително строителството, дизайна на мебели и производството на музикални инструменти. Мнозина архитекти го избират като материал за завършване на мебели, интериорни елементи и творчески структури.
Течен гранит
Течният гранит е специален материал за довършителни работи, който е изработен от смес от мраморни стърготини (70%), добавки (30%) и декоративен пълнител. Тази течна смес може да се напръсква върху различни повърхности, включително бетон, тухла, камък и асфалт, като се втвърдява, за да образува здрава и издръжлива повърхност с привлекателен външен вид. Този екологичен материал включва безопасни смоли, естествени мраморни чипове и минерални пълнители. Течният гранит е популярен материал за довършителни работи и се използва за производство или покритие на отделни конструкции и интериорни елементи.
Гъвкав бетон
Изучаванията за подобряване на качеството на бетона са сред най-известните научни изследвания в областта на материалознанието, но това не е изненадващо. В наши дни, почти всички видове строителство се основават на бетон. Както вече беше споменато, един от проблемите на бетона е крехкостта му, когато се напука и счупи. В допълнение към това, въпреки че бетонът е изключително здрав, той е ограничен в това колко товар може да поеме. Още през 2014 година, в Сингапур успяха не само да подобрят здравината и да намалят теглото на бетона чрез елиминирането на армировката в бетонните структури, но и да добавят гъвкавост, която не е характерно свойство на традиционния бетон. Благодарение на уникалната добавка, новият бетон ConFlexPave придоби гъвкавост и здравина, които са до 3 пъти по-високи от тези на традиционния бетон. Най-тънките полимерни микрофибри се смесват в разтвора, разпределяйки товарите върху цяла бетонна плоча. Това му помага да стане здрав като метал и два пъти по-здрав от обикновения бетон, когато е подложен на огъване.
Усилията за подобряване на качеството на бетона не спират има много учени, които работят в тази посока. Екип от специалисти от Университета Суинбърн създаде нов вид бетон, който не се базира на цимент, но има сходни характеристики на гъвкавост и натоварване като традиционния бетон. Важно е, че този нов вид бетон е екологично чист, тъй като използва летлива пепел и геополимерни композити, които са отпадъци от въглищни електроцентрали. Процесът на втърдяване на този нов материал се случва при стайна температура, което означава, че няма нужда от високи производствени разходи. Основното предимство на новия бетон е, че е много гъвкав, като е 400 пъти по-гъвкав от традиционния бетон, но същевременно запазва същото ниво на здравина. Геополимерите в този нов вид бетон не само увеличават гъвкавостта, но и подобряват устойчивостта на възможни микро-пукнатини. Това е възможно благодарение на полимерните влакна, които задържат структурата под натоварване дори с пукнатини. Новият материал може да се използва в райони, изложени на земетресения, тъй като рисковете от срутване на сгради, изградени от такъв бетон, са намалени.
Тази иновативна материя е ролка от бетонна тъкан, която благодарение на своята гъвкавост предлага неограничени възможности за дизайн на архитекти и поставя нови предизвикателства за строителството.
Concrete Canvas® е патентовано решение, което се използва за много различни строителни задачи и още повече. То позволява на бетонните конструкции да бъдат изграждани с минимални инсталационни изисквания и без нужда от специално обучение. Инсталацията на Concrete Canvas® е обикновено десет пъти по-бърза, просто като разгънете приготвената ролка и добавите вода.
Този допълнителен материал помага за извършването на различни преди-строителни дейности и се използва също и при подготовката на инфраструктурни обекти, като например изкопи, ремонтиране и защита на повърхности и склонове, както и заздравяване на резервоари и тръбопроводи.
Прозрачен алуминий
Този материал на бъдещето е вече реалност. С прости думи, това е прозрачна керамика, базирана на оксидния нитрид на алуминия (AlON). Основните характеристики на този материал са устойчивостта на надраскване и здравината му. Прозрачният алуминий е много по-здрав от алумосиликатното стъкло (кварц) и е също 85% по-твърд от сапфир. Освен това, той може да издържи на температури до 2100⁰C. Материалът е устойчив на радиация, киселини, алкали и вода. Естествено, този материал бързо бе приет от военната и оптичната индустрия. В строителството се използва за прозрачни елементи, които изискват здравина и устойчивост на удари, като например прозрачни прозорци, куполи и други.
Ламинирано дърво
Един иновативен материал изцяло произведен от дървесина. Чрез лепене на дървени плочи и притискане, се получават здрави блокове, които са значително по-здрави от обикновеното дърво.
В тази категория ще намерите подтипове като кръстосано ламинирано дърво и ламинирано дърво. Ламинираното дърво се състои от няколко парчета дърво, залепени едно за друго, които се използват за създаване на здрави греди. Кръстосано ламинираното дърво се състои от парчета дърво, поставени в различни посоки, за да се създадат големи панели, които могат да издържат тежки натоварвания. И двата типа дърво са много устойчиви на огън. Външните слоеве, когато горят, създават въглища, които помагат да се изолира останалата част от дървото. При тестовете за устойчивост на огън те показаха способността си да запазят структурната си цялост. Използването на твърдо дърво позволява захващането на въглерода, докато дърветата растат и докато дървеният материал се използва в сградите. Според едно проучване, публикувано в списанието за устойчива горска икономика, ако се използва устойчиво горско стопанство, 14-31% от глобалните емисии могат да бъдат предотвратени чрез замяната на материали, използвани в сгради и мостове, с дърво.
Това е материал за фасада от композит, съставен от глина и хидрогел, който може да охлади интериора на сгради до 6 °C. Hydroceramics използва способността на хидрогела да абсорбира 500 пъти повече вода от своята собствена тегло, за да създаде система за строителство, която “становището на живо се превръща в част от природата, а не извън нея.” Технологията е разработена от испански студенти в Института за напреднала архитектура на Каталуния още през 2014 година. Оттогава този иновативен материал, който позволява самоохлаждащи се системи, е много търсен в строителната индустрия и сред архитектите. Той е особено популярен за еко-строителство, тъй като може да спести до 28% от общата консумация на енергия на традиционните системи за охлаждане.
За региони, като Япония, където земетресенията са често срещани явления, материалите, които могат да издържат на тези природни бедствия, са от съществено значение. Затова лабораторията на компанията Komatsu Seiten Fabric е разработила термопластичен композит от въглеродни влакна, наречен CABKOMA Strand Rod. Този композит е покрит с неорганични и синтетични влакна и е завършен с термопластична смола, което дава най-леката сеизмична система за укрепване на сгради в света. Иновативните влакна са почти пет пъти по-леки от металната тел, която има същата здравина, и са много красиви по дизайн. Те също са ефективни и помагат на сградите да отговарят на изискванията за сеизмично укрепване. Разбира се, като всички материали на базата на въглеродни влакна, недостатъкът на CABKOMA е, че не е евтин.
Flexicomb е материал, който е вдъхновен от природата – както може да се предположи от името, структурата на този материал е вдъхновена от медни пити. Тази много проста идея се е оказала изключително гъвкава и функционална. Идеята първо се появява в Университета на Йейл, където изследователите изучават структурата на медните пити. Чрез съчетаване на сламки за пиене в един масив, лесно може да се създаде структура, приличаща на медна пита. Това също така предоставя възможност за рециклиране или усъвършенстване на обикновенен пластмасов проблем – сламките за пиене.
Flexicomb е материал, който се състои от хиляди полипропиленови тръби, здраво свързани в гъвкава матрица, която може да придобие различни форми. Тези структури са полупрозрачни, поради което се използват често за производството на декоративни елементи за осветление.
0 comments