Новейшие материалы в строительстве: Самые прогрессивные инновационные строительные материалы

Новейшие строительные материалы и их особенности

Дмитрий Крылов

Эксперт по частным домам. Опыт загородного проживания: 30 лет.

В последние годы появляется все больше решений как можно построить свой дом, все больше различных новых видов строительных материалов. Рост популярности экологического фактора в строительстве предоставляет производителям широкий спектр возможностей и рождает новые идеи насчет того, какими могут быть современные дома.

В вопросах выбора строительных материалов, у заказчиков сегодня на первый план вышли: снижение себестоимости строительства, долговечность, энергоэффективность и экологичность. Внешний вид также является критерием, хотя по большей части это дело вкуса.

В сегодняшней статье мы решили рассмотреть каковы особенности новейших стройматериалов. И чем они лучше традиционных материалов, используемых в строительстве частных домов?

1. Изолированный бетон

Застройщики используют несколько разных способов строительства домов с использованием изолированного бетона. Одним из наиболее распространенных является изолированная бетонная панель.

В чем ее отличие от традиционной? В том, что она состоит из нескольких слоев. Изолированная панель из бетона — это сборная панель толщиной от 15 до 40 см, которая содержит слой шириной от 5 до 15 см полиуретановой, либо полистирольной изоляции, запечатанной внутри бетона толщиной от 5 до 15 см с каждой стороны.

Такие панели создаются на заводе и доставляются на ваш участок. Монтируются в течение одного-двух дней, что позволяет построить дом в сжатые сроки.

Другой разновидностью этого материала является изолированная бетонная форма. Формы из бетона — это легко создаваемые конструкции, которые отливаются на строительном участке.

---

Еще одна новая технология — строительство домов полностью из армированных изоляционных бетонных панелей. Суть в том, что внутрь панелей укладывается специальная сетка из прочного текстиля, затем укладывается изолятор, затем на панели распыляется бетон. В итоге получается готовый стеновой материал, который достаточно просто отделать финишной отделкой. Сегодня это самый экономичный способ строительства с изолированным бетоном.

Различные модификации бетона, как одного из основных строительных материалов, происходят чуть-ли не с каждым годом. Все потому, что бетонные панели чрезвычайно прочны (больше, чем другие вещества), они не горят и не боятся воды, и могут выдерживать порывы ветра скоростью до 300 км в час. Плюс к тому бетонные постройки отличаются высокой устойчивостью к землетрясениям. К сожалению, бетон — ужасный изолятор, поэтому тепловой и звуковой комфорт в доме напрямую зависит от качества теплоизоляции.

Вот почему на рынке появился изолированный бетон, основными изоляторами которого стали: полистирол и полиуретан.

Толщина и плотность изоляторов в панелях могут быть разными, соответственно дома могут отличаться разными значениями коэффициента R (определяющего степень изоляции). Если вы хотите добиться максимальных значений R, нужно следовать простому правилу: чем толще панель, тем лучше.

Выбирая изолированные панели следует также учитывать значения R каждого отдельного производителя, поскольку строгих стандартов в этой отрасли еще нет.

Изолированный бетон экологически безопасен. Его долговечность превышает сотни лет, а значение R самых толстых панелей соответствует верхним значениям R любого материала. Так что, вполне возможно, такие изолированные панели скоро полностью вытеснят с рынка традиционные ж/б панели.

2. Сваи и балки, построенные с закрытой ячеичной изоляцией

Свайные дома сегодня строят, в основном, с полыми сваями и балками. Между тем это пространство тоже можно использовать для дополнительного утепления фундамента дома, что позволяет достичь более высокого значения R (теплоизоляции).

Утепленный изоляторами свайный фундамент позволяет решить множество проблем. Кроме того, массивные сваи и балки, сделанные из пиломатериала длиной не менее 120 сантиметров, также позволят построить более прочный и стабильный пол, который не просядет, не будет скрипеть и будет не так быстро разрушаться от воздействия неблагоприятных погодных условий.

Сваи и балки с закрытой ячеичной изоляцией является ключом к построению домов повышенной прочности, им не страшны лютый мороз и наводнения. Изоляция с закрытыми ячейками намного превосходит вату из стекловолокна и, в настоящее время, лидирует в промышленности по стоимости изоляции.

Конечно, для российских застройщиков, у которых каждый рубль на счету, дополнительная изоляция свай или каркаса фундамента порой выглядит слишком дорогим удовольствием. Однако в западных странах, где альтернатив электрическому отоплению нет, в то же время электроэнергия стоит намного дороже, чем у нас, эта технология уже стала востребованной.

3. Структурные изолированные панели

Панели, сделанные из полистирола или полиуретана, зажатые между листами фанеры OSB, удивительно прочны, даже когда они покрыты наружным сайдингом.

Строительство домов из структурных изолированных панелей (СИП) ведется очень быстро. Дом может быть построен за 1-2 дня, так как огромные панели для стен и кровельные панели просто привозятся на участок в готовом виде и монтируются подъемным краном.

Конечно, в отличие от изолированного бетона, стены таких домов не так прочны, т. к. закрыты листами фанеры или другого древесного материала. Но, что удивительно, как показала практика, такие стены вполне могут простоять десятки лет и не боятся погодных стихий.

Фактор изоляции не обошел стороной и эту технологию. Большинство структурных панелей содержат теплоизоляторы толщиной 15-18 см. Этого достаточно, чтобы достичь максимальных значений коэффициента R. Соответственно дома из СИП-панелей получаются очень теплыми и тихими.

Как разновидность структурных панелей, возникли сендвич-изолированные панели, в которых изоляция уложена с обеих сторон, а снаружи обшита профилированными металлическими панелями. Данная технология строительства домов получила широкое применение на Западе и постепенно набирает популярность в России.

К преимуществам сэндвичных конструкций относятся: простота установки, низкая себестоимость, высокое значение коэффициента R. Деревянные панели, используемые в сочетании с изоляцией из закрытой ячейки или полиуретана, могут также оказаться хорошим решением для эффективной и недорогой постройки частного дома.

Другие материалы

Разумеется, сегодня на рынке есть много других новейших материалов, из которых можно построить экологически чистый, тихий и теплый дом. В последнее время снова входят в моду саман и глина, улучшенные разновидности керамического кирпича и бетонных блоков. В ближайшее время мы постараемся написать в нашем блоге об особенностях этих стройматериалов.

Была ли эта статья для вас полезной? Пожалуйста, поделитесь ею в соцсетях:

Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.

Современные строительные материалы для постройки дома

Инновационные строительные материалы для постройки дома и прочих сооружений набирают обороты и встречаются все чаще. На данный момент предлагается огромное число разных видов строительных материалов, что иногда становится неожиданностью для покупателя.

Теперь постройка дома выполняется не только из традиционного кирпича или бетонных плит, но еще из целого перечня строительных материалов, появившихся сравнительно недавно. Уже стали привычными:

• Пеноблоки,
• Пенобетон,
• Сэндвич-панели.

Но не забывают строительные компании и про древесину, которая остается востребованным строительным материалом, способным обеспечивать экологически чистый микроклимат в помещениях.

Только для обработки древесины применяются новейшие технологии, позволяющие выполнить более качественную и плотную подгонку и создать эффективную защиту от воздействия влаги и всевозможных насекомых.

Дома из оцилиндрованных бревен возводятся во многих регионах, так как процесс получается быстрым и получается прочное строение, способное простоять длительное время. Кроме того, пользуются спросом дома из различных видов бруса – так называемые финские дома оперативно выполняются и спустя несколько месяцев заказчики могут въезжать в новое жилище, в котором будет тепло и уютно.

Также некоторые строительные материалы для постройки дома производятся на основе полипропилена, и подобные конструкции используются во время отделочных работ. Из полипропилена выполняются различные элементы, которые применятся при отделке фасада и сооружении хозяйственных построек.

Технологии для современных домов

Сегодня можно превратить в жизнь любую задумку и мечту, благо современные технологии помогают в строительстве. Очень долго металлоконструкции не использовались для высотного строительства из-за дороговизны, но благодаря легким стальным тонкостенным конструкциям металлические каркасы стали применять при строительстве частных домов.

Данные конструкции очень прочны и немного весят, поэтому и фундамент не обязан быть высокопрочным.

Характерная технология строительства установки металлического каркаса делает его жестким, а дом в будущем устойчивым.

Основные строительные материалы для постройки дома, которые использовались раньше:

• Дерево,
• Кирпич,
• Шлакоблок,
• Бетонная плита.

И эти материалы постепенно уступают позиции, стремительно набирающему темп каркасному строительству, где применяются специально подогнанные пиломатериалы. Каркасные дома собираются оперативно, и для их возведения не требуется специальная техника и большие бригады строителей.

Брус для таких строений изготавливается из клееного шпона, и его прочность и износостойкость уверенно конкурируют с традиционными строительными материалами.

Кроме того, этот материал обрабатывается специальной смолой, обеспечивающей длительную эксплуатацию даже в суровых зимних условиях.

Какие новые строительные материалы и технологии применяются в наших регионах

Раньше для покупки и установки витражей требовались большие финансовые затраты, но инновационные технологии позволили создать такой материал, который получается дешевле, а выглядит еще презентабельнее. Применение новых технологий при производстве витражей, сделало их прочными и способными выдерживать серьезные нагрузки во время эксплуатационного периода.

С помощью таких витражей производится декорация плитки в ванной комнате, и выполняются подвесные потолки.

Так что новые строительные материалы и технологии становятся нормальным явлением в современном дизайне и строительстве, и это еще не предел. Каждый год появляются новые разработки, направленные на снижение себестоимости строительства и улучшение эксплуатационных свойств материалов.

Активно применяются в отделке и в разных сферах строительства различные полимерные элементы, которые отличаются качеством поверхности и долговечностью. Если использовать новые строительные материалы и технологии, то есть возможность для серьезной экономии и улучшения качества здания. Улучшаются эксплуатационные и теплоизоляционные свойства при использовании новых строительных материалов и технологий, а также значительно снижаются нагрузки на фундамент.

Большинство современных материалов обладают легким весом, но отличаются высокой прочностью, и такие данные благоприятны для строительных конструкций.

При активном поиске вариантов использования современных материалов и инновационных технологий вы сможете построить красивый и прочный дом.

Поделиться с друзьями:

20 Инновационные строительные материалы | ProEst

На протяжении веков в строительной отрасли постоянно появлялись инновации. Мы видим, как технологические достижения повлияли на строительную отрасль, от прочного бетона, используемого в древних сооружениях, до стали, используемой в мостах и ​​небоскребах. Некоторые материалы развиваются со временем, но другие являются новыми для отрасли. Необходимость не отставать от спроса на жилье, стихийных бедствий и растущих затрат на строительство создала потребность в разработке новых инновационных решений. В этой статье будут обсуждаться некоторые из новых инновационных строительных материалов.

Содержание

1.

Панели Allusion

Панели Allusion представляют собой форму облицовки из стабилизированного пеноалюминия, которая создает прочные и легкие панели, напоминающие металлические губки. Панели Allusion обладают такими отличительными чертами, как звукоизоляция, долговечность, огнестойкость и простота монтажа. Они используются для стеновых панелей, фасадов, потолков, полов, вывесок и осветительных приборов. Они имеют практически безграничное применение в строительстве и архитектуре.

2.

Прозрачное дерево 

Прозрачное дерево — революционный строительный материал, отличная альтернатива стеклу и пластику. Он имеет ту же прочность, что и пиломатериалы, и намного легче. Его изготавливают путем сжатия и обработки тонких полос дерева. Лигнин заменяют полимерами, чтобы сделать древесину прозрачной в процессе обработки. Среди благоприятных свойств прозрачного дерева — его низкая плотность по сравнению со стеклом, низкая теплопроводность и высокое оптическое пропускание. Оптическое пропускание снижает потребность в искусственном освещении, тем самым минимизируя энергопотребление.

3.

Гидрокерамика

Гидрокерамика — это новая технология возведения стен, позволяющая стенам реагировать на температуру наружного воздуха. Эти умные стены сделаны из глиняных панелей и водяных капсул, которые поглощают воду для охлаждения здания. Гидрокерамическая стена действует как охлаждающее устройство, снижая температуру и повышая влажность. Захваченная вода может испаряться, когда наружное тепло поднимается и вытесняет холодный воздух в здание. Эти стены могут снизить температуру в помещении до 5 градусов по Цельсию. Он также увеличивает влажность в жарком и сухом климате на 15%, делая помещение более пригодным для проживания. Глина и гидрогели недороги, что делает эти здания недорогой альтернативой.

4.

Пигментированный бетон

Пигментированный бетон получают путем добавления сухого порошка или жидкого бетона на этапе смешивания. Мы получаем большинство этих пигментов из оксида железа или красителей. Традиционно бетон серый, но пигментированный бетон дает более теплые оттенки желтого, коричневого, красного, зеленого, синего и их цветовых производных. Пигментированные бетоны не подвержены истиранию, а под воздействием тепла и света не тускнеют цвета. Этот тип бетона используется для полов, фасадов и других декоративных целей.

5.

Бамбуковый железобетон 

Стальной железобетон является одним из наиболее распространенных строительных материалов в строительстве. Тем не менее, бамбук является альтернативным материалом, используемым для армирования. Бамбук уже много лет используется в строительстве из-за его выдающихся свойств при растяжении. Бамбук превосходит древесину и, в некоторых случаях, конструкционную сталь. Большинство архитекторов, которые придерживаются устойчивого мышления, используют бамбук в строительстве. Тем не менее, бамбук имеет некоторые недостатки, если его не обрабатывать. Он может разбухнуть от воды и сгнить. В современном строительстве бамбук не используется в естественном трубчатом виде. Растительные волокна экстрагируются и смешиваются с натуральными смолами, образуя универсальный материал с прочной структурной матрицей.

6.

Кирпич, поглощающий загрязнения

Экологичность в строительстве является одним из факторов, вызывающих серьезную озабоченность. Увеличение плотности населения и загрязнение окружающей среды создают серьезные проблемы, которые подталкивают отрасль к разработке устойчивых решений. Кирпичи, поглощающие загрязнения, фильтруют воздух снаружи и подают его внутрь зданий. Эти кирпичи представляют собой блоки из пористого бетона, предназначенные для направления воздушного потока в систему. Эти кирпичи дешевы по сравнению с технологиями механической фильтрации. Они также потребляют меньше энергии и не требуют квалифицированного труда для создания системы.

7.

Самовосстанавливающийся бетон

Это новый вид бетона, имитирующий заживление человеческого тела после ранения. Это достигается путем выделения некоторых материалов в бетон. Этот бетон изготавливается путем добавления в бетонную смесь волокон или капсул, содержащих клейкие жидкости. После растрескивания капсулы или волокна разрываются и выделяют жидкости, впоследствии заживляющие бетон. Однако эта технология все еще находится на стадии исследований. Это автоматическое восстановление бетона увеличит срок службы бетона и снизит затраты на ремонт. Если трещины расширяются и доходят до арматуры, это приводит к коррозии. Однако самовосстанавливающийся бетон препятствует этому.

8.

Аэрографит

Аэрографит представляет собой материал, изготовленный из сети небольших полых углеродных трубок. Аэрографит прочен, гибок и поглощает световые лучи. Аэрографит стабилен при комнатной температуре и может без повреждений выдерживать сильные вибрации. Он также является хорошим проводником электричества. Можно сжать аэрографит, чтобы он занял 95% его нормальной площади, и вернуть его к стандартной форме без повреждений. Напряжение только укрепляет материал. Аэрографен в основном используется в строительстве для изготовления систем очистки, авиационных материалов и спутников.

9.

Блоки окурков

Согласно исследованию, только в Австралии годовое потребление сигарет составляет от 25 до 30 миллиардов штук. 7 миллиардов из этих сигарет выбрасываются. Тем не менее, мы можем использовать окурки при производстве кирпича, что значительно сократит отходы, производимые этими окурками. Добавление окурков к кирпичам во время производства также снижает затраты энергии до 58%. Кирпичи с этими дополнительными свойствами легче и обладают хорошими изоляционными свойствами. Изоляционные свойства снижают затраты на отопление и охлаждение жилья. Некоторые исследователи утверждают, что окурки снижают пригодность кирпича для несущих стен. Однако мы можем уменьшить концентрацию, чтобы соответствовать требованиям.

10.

Светогенерирующий цемент

Согласно исследованию UMSNH из Морелии, бетон может поглощать и излучать свет, обеспечивая лучшую функциональность и универсальность в отношении энергоэффективности. Светогенерирующий цемент имеет множество потенциальных применений. Мы можем использовать его на парковках, в бассейнах и на дорожных знаках безопасности. Мы производим этот цемент, изменяя микроструктуру цемента, чтобы он поглощал солнечную энергию, а затем излучал свет в темноте. В настоящее время цвета светогенерирующего цемента — синий и зеленый, и подрядчики могут регулировать интенсивность света в соответствии с требованиями.

11.

Пустотелые глиняные кирпичи

Кирпичи были неотъемлемой частью строительства с незапамятных времен. Тем не менее, пустотелые глиняные кирпичи — это новый тренд в строительстве. Они перфорированы и специально облицованы изоляционным материалом. Они легкие, экологически чистые и имеют низкое водопоглощение. Также они имеют лучший эстетический вид по сравнению с традиционным кирпичом. Поскольку эти кирпичи легче по весу, они способствуют более быстрому строительству и скорейшему завершению проекта. Они имеют хорошую прочность на сжатие и могут использоваться в перегородках.

12.

Трехмерный графен

Графен — уникальный наноматериал с отличными тепловыми, электрическими и оптическими свойствами. 3D-графен имеет 5% плотность стали, но в десять раз прочнее стали. Графен долгое время интересовал ученых, но их стандартная двумерная форма принесла мало пользы в строительстве. На заре 3D-печати маленькие чешуйки графена сжимались под высоким давлением и при высокой температуре и создавались структуры, похожие на цилиндры, способные выдерживать значительные нагрузки. Графен может поддерживать небоскребы до 98000 футов.

13.

Наночастицы

Нанотехнологии в строительстве направлены на использование наночастиц для изготовления твердых конструкционных материалов. Наночастицы также сокращают использование натуральных материалов, поскольку они делают более прочные материалы, занимающие меньше места. Это более быстрый и безопасный способ осуществления строительных проектов. Примеры наночастиц в бетоне включают нанокремнезем, нанотитан, углеродные нанотрубки и оксид графена. Мы можем добавлять эти материалы в цемент, чтобы улучшить прочность бетона на изгиб, растяжение и сжатие. Эти материалы улучшают эксплуатационные характеристики конструкций и их общий срок службы. Углеродные нанотрубки в бетоне обладают свойствами самоочищения, что упрощает мониторинг состояния конструкции.

14.

Кирпич из шерсти

Производители изготавливают кирпич из шерсти, комбинируя шерсть с глиной, используемой в производстве кирпича. Это шаг к устойчивому строительству, поскольку шерстяные кирпичи являются продуктом с нулевым выбросом углерода. Они производят кирпичи в кирпичных печах, которые выделяют токсичные пары с высокой концентрацией углерода. Традиционное производство кирпича приводит к серьезным экологическим последствиям. Однако шерстяные кирпичи сочетают в себе шерсть, глину и натуральные полимеры, и эти кирпичи стабильны и используют естественные доступные материалы. Они также более прочны по сравнению с обычным кирпичом.

15.

Марсианский бетон

Бетон имеет решающее значение при строительстве сооружений на Земле. Однако марсианский бетон может очень помочь в строительстве сооружений на Марсе. Вода является основным компонентом, используемым для строительства на земле. Однако на Марсе есть тонны серы, которые покрывают 17% общей площади поверхности планеты. Марсианский бетон производится путем нагревания серы до 240 градусов по Цельсию и смешивания ее с марсианской почвой. Этот бетон достигает прочности на сжатие до 50 МПа, если его сжать перед отверждением, чтобы уменьшить образование пустот. Одним из преимуществ марсианского бетона является то, что он быстро схватывается и его легко использовать повторно.

16.

Искусственный шелк паука

Шелк паука — один из интригующих материалов в природе. Его можно долго растягивать, прежде чем он сломается. Исследователи из Кембриджа разработали материалы, имитирующие силу и энергоемкость паучьего шелка. Искусственный шелк паука изготавливается из материала, известного как гидрогель, который на 98% состоит из воды. Гидрогель содержит волокна кремнезема и целлюлозы, которые после испарения воды образуют прочные волокна. Искусственный паутинный шелк можно изготовить при комнатной температуре, что позволяет легко производить его в больших масштабах. Искусственный паутинный шелк в 340 раз прочнее бетона, и из него можно изготавливать акустическую строительную плитку.

17.

Энергетическое стекло

Использование энергии в застроенных помещениях вызывает серьезную озабоченность, учитывая, что на здания приходится 40% глобальных выбросов углерода. Так родилась идея энергогенерирующего стекла. Солнечные и ветровые системы используются уже давно, но теперь превращение окон в солнечные батареи стало реальностью. Так родилась идея энергогенерирующего стекла. Стекло, вырабатывающее энергию, похоже на обычное стекло, но оно может отражать длины волн невидимого света и преобразовывать их в энергию. Это стекло снижает затраты на электроэнергию, сводит к минимуму загрязнение окружающей среды и добавляет архитектурной привлекательности зданию.

18.

Бальза из углеродного волокна

Веками люди использовали пробковое дерево в строительстве благодаря его прочности и легкости. Однако пробковая древесина дорога и имеет естественные вариации, которые могут препятствовать достижению точных требований. Введение смолы из углеродного волокна в пробковое дерево делает разработанный композит легким и легким для достижения определенной жесткости.

19.

Микробная целлюлоза

Микробная целлюлоза — это устойчивый строительный материал, полученный из возобновляемых источников и представляющий собой смесь дрожжей, микроорганизмов и бактерий, используемых для изготовления слоистых структур. Многие виды бактерий производят бактериальную целлюлозу, используемую в производстве микробной целлюлозы. Он образует структурную мембрану, которую мы можем применять при изготовлении таких элементов, как вывески и фасады зданий. Микробная целлюлоза биоразлагаема и поэтому не способствует загрязнению. Его также легко и дешево производить, что создает хорошую основу для массового производства и устойчивого строительства.

20.

Biochar

Biochar представляет собой вещество, напоминающее древесный уголь и изготовленное из разлагающихся органических веществ при высоких температурах без доступа кислорода. Производители добавляют в биоуголь почвенные добавки для улучшения водопоглощения и улавливания влаги. Биоуголь — хороший строительный материал, который снижает большинство выбросов парниковых газов из бетона и пластика. Преобразование всех органических отходов на свалках в биоуголь сократит глобальные выбросы метана на 11%. Добавление биоугля в кирпич снижает количество цемента, используемого в бетоне, и общее количество углекислого газа, образующегося при производстве бетона. Биоуголь также используется с пластмассами для изготовления кирпичей и уменьшения глобального количества пластиковых отходов.

Резюме

Строительные материалы Новые материалы влияют на строительные процессы. Они обеспечивают превосходную структурную защиту и использование энергии. Новые строительные материалы также соответствуют устойчивым стандартам и спецификациям.

Традиционные материалы полностью исчезнут со строительной сцены или превратятся в новые, экономичные и экологически чистые материалы. Использование новых материалов снижает затраты на строительство без ущерба для качества. Понимание тенденций новых строительных материалов в отрасли поможет вам не сбиться с пути и сыграть свою роль в охране окружающей среды.

Лучшие ультрасовременные строительные материалы- 17 ​​Инновационные строительные материалы меняют подход к строительству

Ультрасовременные строительные материалы меняют способ ведения строительства. Современные материалы экологичны, надежны и долговечны, при этом воздушные и легкие. Узнайте больше в нашем списке 15+ инновационных строительных материалов.

Современное материаловедение за последние годы заметно продвинулось вперед. Сегодня на рынке появились поистине революционные новые строительные материалы. Создаются инновационные синтетические материалы — строительные материалы, которые легче, прочнее и экологичнее традиционных материалов. Эти достижения стимулируют создание новой архитектуры, совершенно отличной от привычной и более экологичной.

Инновационные материалы: решение прошлых проблем

Когда цемент трескается, это гораздо более серьезная проблема, чем многие думают. Дело не только в эстетике, хотя это, безусловно, важно. Нет, это проблема конструкционная: вода попадет в трещину и начнет подрывать целостность бетона. В среде с нестабильными температурами эта проблема усугубляется эффектом замораживания и размораживания. Вода в трещине расширяется в морозные зимы, раздвигая каждую сторону трещины немного дальше друг от друга. А потом, когда лед весной оттает, вода будет просачиваться глубже в цемент, углубляя трещину и подрывая структурную целостность здания.

Но что, если бы бетон мог лечить сам себя? Или асфальт, или даже металл? Только на ремонтно-восстановительных работах можно было бы сэкономить миллиарды фунтов стерлингов, не говоря уже о снижении вреда окружающей среде от замены поврежденных материалов.

Некоторые современные строительные материалы найдут свое место, пожалуй, в небольших нишах, но ряд инновационных строительных материалов имеют потенциал для широкого применения.

Здания с традиционными кирпичными и бетонными конструкциями постепенно уйдут в прошлое, потому что потребности человечества очевидны: нам нужны экологичные, энергоэффективные, прочные и легкие здания, которые будут выглядеть красиво и при этом обладать высокой функциональностью.

Самые инновационные строительные материалы

Мы собрали самые интересные и инновационные материалы в строительстве, которые уже используются, а также некоторые перспективные концепции, которые тестируются в рамках пилотных проектов. Ряд строительных материалов не обязательно являются принципиально новыми — то есть технология давно разработана и апробирована, но до сих пор используется выборочно и не получила широкого распространения. Новые строительные материалы используются как для декоративной отделки, так и в качестве основных материалов в строительных конструкциях.

Итак, вот топ-15+ инновационных материалов для строительства:

1. Прозрачное дерево
2. Углеродное волокно
3. SensiTiles
4. Самовосстанавливающийся бетон
5. Аэрогель
6. Ричлайт
7. Жидкий гранит
8. Изгиб, гибкий бетон
9. Бетонное полотно
10. Прозрачный алюминий
11. Массив дерева
12. Гидрокерамика
13. КАБКОМА
14. Флексикомб
15. Ультрабелая краска
16. Футеровка из биоугля
17. Конопляная арматура

ПРОЗРАЧНОЕ ДЕРЕВО

Об изобретении новейшего экологически чистого материала — прозрачного дерева — было объявлено еще в 2016 году. Однако только в 2020 году ученый, который в сотрудничестве с командой из Мэрилендского университета в Колледж-Парк заявил, что испытания завершены и достигнут стабильный результат. Прозрачная древесина как минимум в 5 раз прочнее и легче стекла, а также более термически эффективна. Именно эти характеристики делают его интересной потенциальной заменой пластиковым или стеклянным окнам. Другие преимущества: сырье является возобновляемым и экологически чистым. Бальзовое дерево быстро растет, взрослое дерево вырастает всего за 5 лет. Затраты на производство также намного ниже, чем в производстве стекла, где существует заметный углеродный след из-за необходимых высоких температур и электричества, используемого в процессе.

Прозрачная древесина достаточно гибкая, так как содержит натуральную целлюлозу. Чтобы добиться прозрачности, пробковое дерево пропитывают специальным раствором, а затем в структуру добавляют эпоксидную смолу. Вместо традиционных стеклопакетов или других элементов в строительных конструкциях можно использовать прозрачное дерево или деревянное стекло, которые должны быть прозрачными, но при этом прочными, экологичными и энергоэффективными.

УГЛЕРОДНОЕ ВОЛОКНО

Углеродное волокно — это действительно материал будущего, хотя он уже давно используется в разных видах спорта! Тем не менее, этот инновационный материал все чаще используется в строительстве, отрасли, которая часто требует сочетания прочности и легкости. Углеродное волокно на 75% легче железа и на 30% легче алюминия. Применяется для армирования традиционных строительных материалов для повышения их прочности — кирпича, железобетонных блоков, деревянных конструкций, — а также для уменьшения толщины панелей и, соответственно, снижения их веса. Армирование бетона углеродным волокном также обеспечивает отличную теплоизоляцию. Единственным недостатком, ограничивающим его широкое применение, является высокая стоимость материала.

SENSITILES — ДЕКОРАТИВНАЯ АКРИЛОВАЯ ПЛИТКА

Инновационные строительные материалы не всегда представляют собой материалы с инновационными физическими свойствами, такими как прочность или безопасность. Это также могут быть материалы, в которых объединены технологии для эффектного декора и воплощения самых экстравагантных дизайнерских идей. Новый вид отделочного строительного материала — чувствительная плитка с акриловым волокном, которая реагирует на ваши движения, прикосновения или источники света. Оптическое волокно пропускает свет и реагирует: плитка может мерцать, светиться, ловить и рассеивать на своей поверхности соседние цвета. Отделка этим материалом открывает новые возможности в архитектуре и дизайне интерьера.

САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ БЕТОН

Термин «самовосстанавливающийся бетон» звучит более чем фантастически. Еще в 2015 году изобретатель Хенк Йонкерс из Делфтского технологического университета продемонстрировал инновационный метод ремонта трещин в бетоне с помощью бактерий. Принцип технологии прост: в бетон добавлялись капсулы со специфическими бактериями и питательными веществами для них: бактерии активировались, как только попадала вода. Треснувший бетон был восстановлен влагой, заполненной известняком, произведенным бактериями.

Помимо этой биотехнологии, существует еще одна альтернатива от корейских исследователей, в которой в бетон добавляются капсулы определенного полимера. Под воздействием влаги и солнечных лучей он тоже начинает реагировать, набухая и заполняя трещину.

Традиционный бетон — очень надежный и хорошо зарекомендовавший себя строительный материал, но при растрескивании он теряет свои свойства. Многие специалисты по материаловедению во всем мире работают над современным обновлением базового материала.

Недавно американские ученые из Вустерского политехнического института (WPI) также представили доказательства того, что они разработали биобетон. В этом случае добавляется фермент, реагирующий с выделяющими CO2 кристаллами карбоната кальция — их свойства аналогичны бетону. В результате все трещины заполняются, а прочность бетона повышается. Этот метод позволяет восстановить трещину в 1 мм за один день.

Еще одна разработка ученых из Университета Колорадо основана на фотосинтезе бактерий. T Bioconcrete состоит из смеси цианобактерий – фотосинтезирующих бактерий – желатина и песка. Они реагируют на воду и увеличиваются в размерах, чтобы заполнить любые полости.

АИРГЕЛЬ

Самый твердый и самый легкий материал в мире на 99,8% состоит из воздуха!

Этот синтетический пористый сверхлегкий материал получен из геля, в котором жидкий компонент геля заменен газом. В результате получается очень твердое тело с чрезвычайно низкой плотностью и низкой теплопроводностью. На ощупь он напоминает хрупкий пенополистирол. Аэрогели могут быть изготовлены из различных химических соединений. Впервые он был выпущен в 1931 году как детище Сэмюэля Стивенса Кистлера. Он утверждал, что может заменить жидкость газом без сжатия конструкции. Первые аэрогели были сделаны из силикагелей. Более поздние работы Кистлера касались аэрогелей на основе оксида алюминия, оксида хрома и диоксида олова. Углеродные аэрогели были впервые разработаны в конце 19 века.80-е годы. Особенностью аэрогелей является то, что они могут иметь меньшую теплопроводность, чем у содержащегося в них газа. Этот материал является прекрасным теплоизолятором, поэтому широко применяется для экологически чистой и эффективной теплоизоляции в промышленных масштабах. Благодаря высокой и тонкой пористости структуры аэрогели можно использовать в качестве собирающей матрицы для мельчайших частиц пыли.

РИХЛИТ

Richlite — прочный бумажный композитный материал. Он изготовлен из макулатуры, которая спрессована в твердые гладкие панели, пригодные для обработки. Бумага из надлежащих источников гораздо более экологична, чем многие из наиболее распространенных материалов, используемых в строительстве, и это одно из основных преимуществ Richlite. Однако технология превращает его в удивительное сырье, так необходимое для экостроительства.

В отличие от камня или других твердых поверхностей, Richlite работает так же, как плотная древесина, и его можно легко фрезеровать, шлифовать и соединять. Ричлайт также является водостойким и гигиеничным материалом, обладающим низким влагопоглощением, высокой термостойкостью и огнестойкостью. Не помешает и то, что выглядит хорошо, с натуральным финишем. В результате его используют во многих отраслях, от строительства до дизайна мебели. Он даже используется для производства музыкальных инструментов, заменяя дорогое черное дерево, обеспечивая при этом высокое качество звука. Ричлайт оказался хорошо известным материалом, любимым многими архитекторами в качестве отделки мебели, элементов интерьера и творческих конструкций.

ЖИДКИЙ ГРАНИТ

Искусственный «жидкий» камень – это специальная жидкая строительная смесь (состоящая из 70 % мраморной крошки и 30 % специальных добавок и декоративного наполнителя), которая напыляется на поверхности, включая бетон, кирпичную кладку, камень и асфальт. Благодаря своему составу жидкость застывает, образуя герметичное уплотнение, придавая поверхности прочность и привлекательный внешний вид. Жидкий гранит — экологически чистый материал, так как в его состав входят безопасные смолы, натуральная мраморная крошка и минеральные наполнители. Этот композиционный материал часто используется в отделочных работах, для изготовления или покрытия отдельных конструкций или элементов интерьера.

ИЗГИБ, ГИБКИЙ БЕТОН

Исследования по улучшению качества бетона — одно из самых популярных направлений в материаловедении, но это не должно вызывать удивления.

В наши дни почти все конструкции основаны на бетоне. Мы уже упоминали, что одной из проблем бетона является его хрупкость, если он скалывается и трескается. Кроме того, хотя бетон чрезвычайно прочен, его нагрузка ограничена. Еще в 2014 году сингапурцы смогли не только повысить прочность и снизить вес бетона за счет исключения армирования в бетонных конструкциях, но и добавить гибкости, не являющейся характерным свойством традиционного бетона.

Благодаря уникальной добавке новый бетон ConFlexPave приобрел гибкость и прочность до 3 раз выше, чем у традиционного бетона. Тончайшие полимерные микроволокна подмешиваются в раствор, распределяя нагрузку по всей бетонной плите. Это помогает ему стать таким же прочным, как металл, и в два раза прочнее обычного бетона, когда он подвергается изгибу.

Однако нет предела совершенству, и другие ученые продолжают заниматься гибким бетоном. Например, специалисты из Суинбернского университета создали бетон без использования цемента, но с такими же выдающимися характеристиками по гибкости и нагрузкам. Этот новый вид бетона также безопасен для окружающей среды, поскольку он содержит летучую золу и геополимерные композиты — типичные выбросы отходов угольных электростанций. Он также затвердевает при комнатной температуре, что означает отсутствие необходимости в неприемлемо высоких производственных затратах. Но самое главное, новый бетон в 400 раз гибче, чем традиционный бетон, сохраняя при этом тот же уровень прочности. Геополимеры не только повышают коэффициент изгиба, но и повышают устойчивость к возможным микротрещинам. Полимерные волокна удерживают конструкцию под нагрузкой даже при наличии трещин, поэтому новый материал можно использовать в сейсмоопасных районах, так как риск обрушения зданий из такого бетона сведен к минимуму.

Этот революционный материал представляет собой бетонную ткань в рулоне. Его гибкость предлагает безграничные возможности дизайна для архитекторов и ставит новые задачи перед строителями.

Запатентованное решение Concrete Canvas® используется для решения широкого спектра строительных задач и не только. Это позволяет строить бетонные конструкции с минимальными затратами на установку и подготовку специалистов. Монтаж обычно происходит в десять раз быстрее: достаточно развернуть подготовленный рулон и добавить воды.

Это вспомогательный материал, облегчающий ряд предстроительных работ, а также используемый при подготовке объектов инфраструктуры: каналов, ремонте и защите поверхностей и откосов, укреплении водоемов и труб.

ПРОЗРАЧНЫЙ АЛЮМИНИЙ

Этот материал будущего является физической реальностью. Говоря простым языком, это прозрачная керамика на основе оксинитрида алюминия (AlON). Основными характеристиками этого материала являются устойчивость к царапинам и долговечность. Прозрачный алюминий намного прочнее алюмосиликатного стекла (кварца), а также на 85% тверже сапфира. Кроме того, он выдерживает нагрев до 2100⁰C. Он устойчив к радиации, кислотам, щелочам и воде. Естественно, материал сразу же был принят на вооружение военной и оптической промышленностью. А вот в строительстве его применяют для ударопрочных окон, куполов и других элементов, требующих прозрачности и прочности.

ЛАМИНИРОВАННАЯ ДЕРЕВО

Это инновационный материал, в котором во всех элементах используется древесина. Древесина прессуется в панели и ламинируется, превращая ее в цельный блок, который намного прочнее обычного дерева.

В этой категории вы найдете такие подтипы, как кросс-клееная древесина и клееная древесина. Ламинированная древесина состоит из нескольких склеенных между собой кусков пиломатериалов, которые используются для создания прочных балок. Перекрестно-клееный брус изготавливается из кусков дерева, уложенных в чередующихся направлениях для создания больших панелей, способных выдерживать большие нагрузки. Оба вида древесины чрезвычайно огнестойки. Внешние слои при горении создают обугливание, которое помогает изолировать остальную древесину. Во время испытаний на огнестойкость они продемонстрировали способность сохранять свою структурную целостность. Использование цельной древесины способствует улавливанию углерода, пока деревья растут и древесина используется в зданиях. Согласно одному исследованию, опубликованному в Журнале устойчивого лесного хозяйства, если используется устойчивое лесное хозяйство, от 14 до 31% глобальных выбросов можно предотвратить, заменив материалы, используемые в зданиях и мостах, на дерево.

ГИДРОКЕРАМИКА (ПАССИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ)

Композитный фасадный материал из глины и гидрогеля, способный охлаждать внутренние помещения зданий до 6 °С. Гидрокерамика использует способность гидрогеля поглощать в 500 раз больше воды, чем его собственный вес, для создания строительной системы, которая «становится живым существом как часть природы, а не вне ее». Технология была разработана испанскими студентами Института передовой архитектуры Каталонии еще в 2014 году. С тех пор этот инновационный материал, позволяющий создавать системы самоохлаждения, пользуется большим спросом в строительной отрасли и среди архитекторов. Он особенно популярен для экостроительства, так как позволяет сэкономить до 28% от общего энергопотребления традиционных охлаждающих устройств.

CABKOMA — УГЛЕВОДОРОДНАЯ РЕЗЬБА, ОПОРА СТРУНЫ

Для сейсмоопасных регионов, таких как Япония, очень важны материалы, способные противостоять землетрясениям. Вот почему лаборатория Komatsu Seiten Fabric разработала композит из термопластичного углеродного волокна под названием CABKOMA Strand Rod.

Композит с покрытием из неорганических и синтетических волокон с покрытием из термопластичной смолы позволяет создать самую легкую в мире систему сейсмоусиления. Инновационные пряди почти в пять раз легче металлической проволоки той же прочности и даже очень красивы по дизайну. Они также эффективны, помогая зданиям соответствовать требованиям сейсмостойкости. Конечно, как и у всех материалов на основе углеродного волокна, недостатком CABKOMA является то, что он недешев.

FLEXICOMB

Flexicomb вдохновлен природой – как можно догадаться из названия, структура этого материала вдохновлена ​​пчелиными сотами. Эта очень простая идея оказалась удивительно гибкой и функциональной. Идея впервые появилась в Йельском университете, где исследователи изучали сотовую структуру. Соединяя соломинки для питья в один массив, легко создать конструкцию, напоминающую соты. Это также дает возможность перерабатывать или перерабатывать распространенную пластиковую неприятность — соломинку для питья.

В Flexicomb тысячи полипропиленовых трубок плотно соединены в гибкую матрицу, которой можно придавать различные формы. Эти конструкции полупрозрачны, поэтому часто используются для изготовления элементов декоративного освещения.

 ДЛЯ ПАССИВНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Всем известно, что белый цвет очень хорошо отражает свет. Но оказывается, можно создать «самую белую краску в мире», которая может служить кондиционером для охлаждения помещений. Исследователи из Университета Пердью создали белую краску, отражающую 98,1% солнечного света. Секрет краски в ее составе, в состав которого входит сульфат бария.

Обеспечивает идеально чистый белый цвет с отражающим эффектом. По результатам испытаний применение краски приводит к невероятным результатам: покраска крыши площадью 90 м2 обеспечивает мощность охлаждения 10 кВт. Этот показатель выше типичной мощности домашних кондиционеров.

Помимо использования для охлаждения зданий, новая краска может также предотвращать перегрев наружных электрических систем.

ФУТЕРОВКА БИОУГЛЯ

Берлинский стартап Made of Air разработал специальный нетоксичный биопластик из биоугля из лесных и сельскохозяйственных отходов. Он улавливает углерод и может использоваться для всего, от фасадов зданий, мебели, интерьеров, транспорта и городской инфраструктуры.

Переработанный материал на 90 % состоит из углерода, способен поглощать CO2 из атмосферы и сам по себе является углеродоотрицательным материалом.

Пористый, богатый углеродом материал очень эффективно удерживает углерод. В отличие от разлагающейся биомассы, которая быстро высвобождает свой углерод обратно в атмосферу, биоуголь остается стабильным в течение сотен или даже тысяч лет. Изготовленный из биоугля пластик Air дешевле, чем обычный биопластик, но все же дороже, чем материалы на нефтяной основе.

Шестиугольные панели под названием HexChar были впервые установлены в качестве облицовочного материала в дилерском центре Audi в Мюнхене в 2021 году; это был первый раз, когда продукт был использован в здании. Анализ жизненного цикла показал, что облицовка дилерского центра может хранить 14 тонн углерода.

КОНОПЛЯНАЯ АРМАТУРА

Исследователи из Политехнического института Ренсселера в США изобрели конопляную альтернативу стальной арматуре, которая, как они утверждают, позволяет избежать проблемы коррозии и сократить выбросы углерода во время строительства.

Конопляная арматура может использоваться для поддержки бетонных конструкций так же, как сегодня используется стальная и другая арматура, но с меньшим воздействием на окружающую среду благодаря как составу материала, так и его долговечности.

В настоящее время ржавление стальной арматуры является основной причиной преждевременного сноса таких сооружений, как мосты, дороги, плотины и здания.