Материалы нового времени: экологичность против долговечности

Последние десятилетия строительные материалы развивались незаметно: бетон оставался бетоном, металл — металлом. Но сегодня отрасль переживает настоящий технологический прорыв. Оказывается, отходы угольных станций могут работать лучше цемента, переработанный пластик служит полвека без ремонта, а дерево после обработки паром не уступает по долговечности камню. И главное — такие практичные и экологичные решения уже сейчас меняют городскую среду. Разбираемся, что предлагают материалы нового времени и какие возможности они открывают для городской среды.

Низкоуглеродный бетон

Обычный бетон делают из цемента, а цемент — из клинкера, который получают обжигом известняка и глины при 1500°C. Это дает огромные выбросы, из которых 40% — от сжигания топлива, а 60% — от распада самого известняка.

Решение — заменять часть клинкера промышленными побочными продуктами: золой-уносом (отходы ТЭЦ) или доменным шлаком (отходы металлургии). Замена может достигать 70–80% от всего объема клинкера.

Плюсы: снижение выбросов, более плотная структура в сравнении с обычным бетоном, стойкость к агрессивным средам, меньше тепловыделения в массивных конструкциях. При грамотном подходе срок службы увеличивается.

Минусы: медленный набор прочности — 56–90 суток вместо 28; необходимость соблюдения внешних условий — пересыхание или замерзание останавливают реакцию твердения.

Возможности для города: благодаря стойкости к реагентам, бетон идеален для мостов, набережных и дорожных ограждений. В производстве МАФ позволяет создавать монолитные скамьи, урны и вазоны, которые десятилетиями сохраняют внешний вид.

Геополимерные бетоны

Существует технология, которая подразумевает полный отказ от цемента при производстве бетона. В геополимерах связующее получается реакцией золы или шлака с жидким стеклом. Обжиг не нужен, выбросы CO₂ ниже на 70–90%.

Плюсы: не горит, быстрый набор прочности, высокая химическая стойкость, срок службы более 60 лет.

Минусы: в России нет стандартов и нормативной базы, в связи с чем включить материал в проект затруднительно; технология производства, требующая высокой квалификации; нестабильность сырья, высокая цена. Пока материал остается нишевым, но перспективным.

Возможности для города: Геополимеры ценны там, где обычный бетон разрушается быстро: очистные сооружения, коллекторы канализации, промзоны и порты. Огнестойкость позволяет применять их в метро и противопожарных резервуарах. Для благоустройства — покрытия площадей, устойчивые к маслу, топливу и реагентам.

На этом возможности бетона не заканчиваются. Так, например, его удалось наделить способностью накапливать и отдавать электричество. Подробнее об этом читайте в статье.

Инновационная древесина

Древесина — древнейший материал, но со своими недостатками: боится влаги, гниет, меняет геометрию. Благо есть способы изменить саму структуру дерева.

Термодревесина — это материал, прошедший термическую обработку паром при температурах до 240°C под давлением. После такой обработки дерево перестает впитывать влагу, а также в нем не заводятся грибки и насекомые. Срок службы составляет 25–50 лет. Минус в том, что термодревесина становится более хрупкой в сравнении с обычной и требует аккуратного монтажа.

Ацетилированная древесина получается путем химической пропитки, после которой материал перестает реагировать на воду и перепады температур. Такая древесина не меняет свои свойства десятилетиями и также совершенно не боится грибка. Однако технология довольно дорогая, поэтому и стоит такой материал заметно выше обычного.

Многослойные клееные деревянные панели (CLT-панели) — это панели из склеенных слоями крест-накрест досок. Такая структура дает высокую прочность и стабильность геометрии. Из панелей строят многоэтажные дома и общественные здания — они легкие, но выдерживают серьезные нагрузки. Минусы: производство сложное и дорогое, а в холодном климате они требуют дополнительного утепления.

Возможности для города: Термодревесина используется для настилов террас, мостков в парках, пирсов, фасадов и уличной мебели. CLT-панели применяют при строительстве общественных центров, школ и спортивных сооружений. Ацетилированная древесина идеальна для портовых сооружений и причалов, где контакт с водой убивает обычное дерево за сезоны.

«Умные» покрытия (Smart Coatings)

Альтернатива замене материала — защита тонким слоем функционального покрытия. Такие составы наносятся на готовые поверхности и меняют их свойства, причем делают это без изменения всей конструкции.

Фотокаталитические покрытия содержат диоксид титана. Когда на них попадает свет, запускается реакция, которая разлагает органическую грязь и даже выхлопные газы. В результате фасады самоочищаются, а кроме того, они еще и улучшают воздух вокруг себя. Минус в том, что фотокатализ требует ультрафиолета — в тени или в пасмурную погоду эффект сильно падает.

Самовосстанавливающиеся покрытия устроены сложнее: в их состав добавлены микрокапсулы с жидкой смолой. Когда на поверхности появляется трещина, капсулы лопаются, смола вытекает и заполняет повреждение. Таким образом материал сам себя ремонтирует, причем без участия человека. Однако капсулы одноразовые — если трещина появится снова на том же месте, без вмешательства не обойтись.

Супергидрофобные покрытия создают эффект лотоса: вода просто скатывается с поверхности, унося с собой грязь и пыль. Это защищает металл от коррозии, а бетон — от разрушения. Кроме того, на таких поверхностях не держится краска, что делает их неуязвимыми для граффити. Минус в том, что покрытие довольно легко повредить механически, а восстанавливать его сложно и дорого.

Возможности для города: Фотокаталитические составы наносят на фасады и тоннели — они чистят воздух и самоочищаются. Супергидрофобные покрытия защищают опоры и поручни от коррозии и плоскости от граффити. Самовосстанавливающиеся покрытия применяются на мостах, где важно вовремя залечить микротрещину. Скамейки и урны с таким покрытием не требуют перекраски годами.

Как теперь изменятся городские пространства?

Материалы нового времени открывают перед городами возможности, о которых раньше можно было только мечтать. Набережные, которые не гниют. Фасады, которые моют себя сами. Дороги, которые дольше не требуют ремонта. Инфраструктура, которая служит поколениями.

От того, как мы распорядимся этими инструментами, зависит, какими города достанутся следующим поколениям. Материалы нового времени — это не только замена старым. Это наш способ строить, не разрушая.

Если вам небезразлична тема развития индустрии, читайте о других инновационных решениях в журнале Urbanatura.