10 невероятных строительных технологий, которые могут изменить мир
Последствия пребывания людей на Земле усугубляются с каждым днем. Наше потребление энергии растет и становится только хуже. Население также растет, что создает серьезную нехватку пространства, воды и еды. Наконец, стремительно меняется окружающая среда, и природа оказывает серьезное влияние на города по всему миру. Для решения ряда таких проблем необходимы инновационные изменения в сфере старых строительных технологий, которые сделают будущее красивым, чистым и, самое главное, пригодным для жизни.
Бамбуковые города
Большинство современных людей считают бамбук декоративным материалом. Но на самом деле это невероятный строительный ресурс. Бамбук растет быстро, он прочнее стали и устойчивее цемента. Поэтому Penda, архитектурная студия в Пекине, Китай, хочет использовать бамбук в качестве основного ресурса для строительства целого города.
Этот город будет устойчивым, экологически чистым и недорогим. Здания будут строить, связывая бамбуковые пучки вместе, перевязывая их веревкой. Используя такую технику, Penda думает, что сможет построить город, который вместит 200 000 человек к 2023 году.
Как только общая структура будет завершена, можно будет с легкостью добавлять горизонтальные и вертикальные блоки. Кроме того, комнату или даже целое здание из бамбука можно будет разобрать без особых усилий, а бамбуковые прутья всегда можно использовать повторно.
Алмазные нанонити
Насколько нам известно, алмазы — самый прочный минерал, который встречается в природе на Земле. Это делает алмазы прекрасным строительным материалом при должном подходе.
Ученые Пенсильванского университета создали инновационные алмазные нанонити, которые в 20 000 раз тоньше человеческого волоса. При этом алмазные нанонити считаются самым прочным материалом на Земле (и, возможно, в целой Вселенной). Помимо тонкости и прочности, они также невероятно легкие.
Исследователи смогли создать эти нити ультратонких алмазов, применяя чередующиеся циклы давления к изолированным молекулам бензона в жидком состоянии. В результате этого рождались кольца атомов углерода, которые были упорядочены в цепи.
Такие нанонити, возможно, вряд ли будут использовать в повседневном строительстве, но в амбициозные проектах, например, при создании троса космического лифта, вполне.
Аэрогелевая изоляция
Аэрогель — не новый материал. Его обнаружили еще в 1920-х годах. Он создается в процессе удаления жидкости из геля и замещения жидкости газом. В процессе этого, вещество становится сверхлегким, поскольку на 90% состоит из воздуха. Для изоляции оно подходит идеально. Аэрогель использовали для изоляции трубопровода в промышленных зонах и даже на марсоходе.
Aspen Aerogels хочет использовать аэрогели для домашней изоляции. Компания создала продукт под названием одеяла Spaceloft, с которыми довольно просто работать из-за их веса и тонкости. Несмотря на свою легкость, эти одеяла в два-четыре раза превосходят по изоляционным свойствам традиционные изоляции из стекловолокна или пены.
Одеяла Spaceloft также позволяют парам воды проходить через них, а также являются огнестойкими, как ни странно. Хотя дома, обернутые аэрогелем, не будут такими же огнестойкими, как дома в «451 градус по Фаренгейту», этот тип изоляции должен уменьшить количество домашних пожаров.
Проблема в том, что аэрогель намного дороже традиционной изоляции, хотя и сэкономит деньги на счетах за энергию на длинной дистанции. Кроме того, не все дома можно с легкостью модернизировать этим материалом. Такие одеяла лучше всего подойдут для старых домов, либо новых, которые будут специально устроены для изолирования аэрогелем.
Дорожный принтер
Прокладка дороги занимает много времени. В среднем один работник может проложить 100 квадратных метров в день, используя традиционные методы. Дорожные принтеры вроде Tiger Stone могут сократить этот процесс, «распечатывая» до 300 квадратных метров булыжной мостовой в день.
Другой RoadPrinter RPS может укладывать до 500 квадратных метров в день. От одного до трех операторов кормят кирпичами машину. Затем толкатель сортирует кирпичи в узор, словно ковер. В этот момент гравитация берет свое и машина укладывает кирпичную дорогу. Затем похожий на каток валик придавливает кирпичи к месту.
Эти принтеры работают на электричестве и не содержат множества движущихся частей, что делает их простыми в использовании и обслуживании. Кроме того, они не создают много шума, особенно по сравнению с традиционными методами мощения дорог.
Конечно, основное различие между большинством дорог и теми, что укладывают эти печатные машины, в том, что они кладут кирпичи, булыжник или плитку вместо асфальта. Тем не менее блочные дорогие даже лучше, чем асфальт, поскольку они фильтруют воду, расширяются при замерзании и служат дольше.
Бестросовые многонаправленные лифты
Большая проблема с крупной инфраструктурой в том, что нет эффективного способа в ней перемещаться. Люди ходят всегда с одной скоростью и на определенное расстояние. И в каждом лифте зачастую лишь одна движущаяся кабинка. Если вам приходилось использовать лифт в большом здании, вы знаете, что иногда ожидание смерти подобно.
Немецкий производитель лифтов ThyssenKrupp планирует избавиться от этих проблем. Вместо использования кабелей он предлагает пустить лифты на основе магнитной левитации (маглевы). Тогда они смогут передвигаться как вертикально, так и горизонтально. Это также позволит использовать больше одной кабинки на шахту, что сэкономит время ожидания.
Наконец, магнитные лифты будут потреблять меньше энергии, что тоже хорошо для окружения. В 2016 году ThyssenKrupp планирует испытать новую лифтовую систему в здании в своем исследовательском кампусе.
Солнечная краска
Если каждый домовладелец распишет свою крышу такой солнечной краской, то сможет вырабатывать более чем достаточно энергии для дома, уменьшив таким образом зависимость от ископаемого топлива. Кроме того, солнечная краска дешевле в производстве, чем традиционные солнечные батареи. Солнечные батареи, используемые в этой краске, пока не очень эффективны, но ученые работают над этой проблемой.
Вертикальные города
Один из способов решить эту проблему — строить вертикальные города. Уже есть несколько предложений по вертикальным городам, которые можно построить в Сахаре, Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) и Китае.
Эти вертикальные города будут с гигантскими зданиями, которые будут обеспечивать людей жилыми домами, рабочими местами и магазинами. К примеру, итальянская фирма Luca Curci Architects собирается строить 189-этажное здание в ОАЭ. Оно сможет вместить 25 000 человек с магазинами и офисами. Поскольку людям не нужно будет покидать здание, это позволит решить проблему пространства и снизить уровень выброса углерода.
Такие мегаздания будут самоподдерживающимися и зелеными. Поскольку они большие, по всей площади стен можно разместить солнечные батареи. Также они будут использовать геотермальную энергию и собирать дождевую воду.
Умный бетон
Большинство типов бетона позволяет воде впитываться в землю, но лишь 300 миллиметров в час. Topmix позволяет пропускать 36 000 миллиметров воды в час, а это порядка 3300 литров в минуту.
Вместо того чтобы использовать песок для бетона, Topmix включает кусочки гранитного щебня, упакованные вместе. Вода просачивается через эти кусочки гранита, а после поглощается почвой, утекает в канализацию или собирается в водный резерв. Помимо уменьшения шанса затопления, Topmix сможет поддерживать улицы сухими и безопасными. Кроме того, воду можно направить в резервуары и использовать для нужд.
Проблема проницаемого бетона в том, что его можно использовать лишь в местах, где не слишком холодно. Холодная погода приведет к расширению бетона, что его уничтожит. Он также будет дороже обычного бетона, но на длинной дистанции города могут сэкономить деньги за счет снижения затоплений.
Умные кирпичи
Взглянув на Smart Bricks разработки Kite Bricks, несложно заметить их сходство с кубиками Lego. Эти строительные кирпичи имеют ручки сверху и могут соединяться подобно кусочкам Lego. Умные кирпичи удерживаются на месте при помощи арматуры и бывают самых разных форм.
Вместо использования цемента, такие кирпичи скрепляются вместе сильным двусторонним адгезивом. Изнутри здания к кирпичам можно прикрепить съемные сменные панели. Эти панели можно убрать при необходимости. Имеются также кубики для выстраивания полов и потолков. В центре блоки пустые, их можно заполнить при необходимости изоляцией, трубами и электропроводкой.
Такие кирпичи могут привести к улучшенному контролю тепла, гибкости в производстве и снижению стоимости производства на 50%.
Рой строительных роботов
В поиске инновационных методов строительства, Гарвардские исследователи обратились к природе за вдохновением, в частности, к термитам. Термиты могут строить большие структуры в отсутствие центрального управления. С этой целью они просто несут кусок грязи на место первой строительной площадки. Если она занята, несут к следующему месту.
Проект TERMES использует ту же идею роевого строительства, но использует маленьких роботов. Эти простые недорогие дроны строят структуры, следуя первоначальному дизайну и выкладывая блоки в первое же доступное место, пока структура не будет завершена. Рой совсем не требует вмешательства человека после постановки первоначальной задачи.
Такой род идеально подошел бы для строительства конструкций в опасных местах, в космосе или под водой. Он также мог бы делать черную работу, экономя время людей.
Строительные материалы 2020: новинки с низким уровнем воплощённого углерода
Главная страница » Строительные материалы 2020: новинки с низким уровнем воплощённого углерода
Очевидный факт – в целом, количество воплощённого в конструкциях зданий углерода неразрывно привязано к составу стройматериалов, из которых здания построены. Более того, на производство стройматериалов: стали, бетона, алюминия, стекла, активно используемых в строительстве зданий, приходится около 11% глобальных выбросов углекислого газа. Поэтому явную значимость приобретут строительные материалы 2020, которые отличаются благоприятным карбоновым составом. Нужно отдать должное, такие продукты сегодня уже доступны архитекторам. Рассмотрим восемь самых экологически чистых стройматериалов для кровли, облицовки, изоляции и других категорий — каждый из которых доступен на момент 2020 года или будет доступен в ближайшее время.
Экологически чистые строительные материалы 2020 – новинки
Сделаем краткий обзор для общего знакомства, позволяющий, однако, обратить внимание на тот или иной продукт для строительства. Вполне возможно, что этот обобщённый обзорный материал создаст представление для конечного потребителя, которому требуется именно экологически чистый стройматериал.
Стройматериал #1: линия H-UKR экологически чистого цемента Хоффмана
Достижением цели снижения содержимого двуокиси углерода в составе цемента, на долю которого приходится примерно 8% глобальных выбросов CO2, отметились французы. Фирма «Rives de l’Yon», являющаяся звеном компании-поставщика стройматериалов — «Hoffman Green Cement Technologies», разработала новый продукт.
Экологически чистый строительный раствор на базе цемента – отныне реальность для строительной сферы, благодаря разработке специалистов фирмы Хоффмана
Речь идёт о так называемом высокоэффективном щелочном активаторе (H-P2A), применяемым в составе цемента, изготовленного на основе доменного шлака, образованного при производстве стали.
По словам разработчиков, новая линия цемента H-UKR демонстрирует лишь одну пятую углеродного следа по сравнению с обычным цементом. Продукт демонстрирует прочность на сжатие до 25000 кПа через 12 часов и 112000 кПа через 28 дней после закладки.
Стройматериал #2: Mark West Watershed Block – стройматериал для водоразделов
Ежегодно производятся десятки миллиардов бетонных каменных блоков, где содержание углерода достаточно велико. К тому же такие стройматериалы требуют огромного количества воды и первичных минералов. Привлекательную альтернативу здесь предлагает калифорнийская фирма «Watershed Materials» — чувствительный к ресурсам бетонный строительный блок.
Инновационный строительный блок, главной отличительной особенностью которого выступает экологическая чистота, а именно – минимизированное содержимое углерода
Новый стройматериал сводит к минимуму или полностью устраняет содержание цемента, основного источника углекислого газа. Блок водораздела «Mark West» состоит из геополимеров, полученных из природной глины и дроблёного базальта, добытого в карьере. Бетонный строительный блок «MWW» демонстрирует результат прочности на сжатие, превышающей значение 13100 кПа, будучи доступным стандартными полноразмерными блоками.
Стройматериал #3: структура бамбука Lamboo
Зрелый бамбук изолирует около 80 метрических тонн углерода на гектар, по сравнению с менее чем 55 метрическими тоннами на гектар для быстрорастущих вечнозеленых видов. Серия «Lamboo Structure», отмеченная одноимённым производителем штата Иллинойс, включает:
- инженерные бамбуковые балки,
- стойки,
- фермы,
- другие компоненты каркаса.
Все компоненты, как сообщается на сайте производителя, имеют прочность на растяжение на 30-50% выше, чем показывают обычно используемые породы деревьев.
Стройматериал #4: панели МДФ из рисовой соломы от CalPlant
После сбора урожая рисоводы затопляют поля, чтобы разложить оставшийся соломенный побочный продукт. Однако «CalPlant» — компания из штата Калифорния, решила производить панели МДФ, изготовленные на основе рисовой соломы, собранной на фермах, расположенных поблизости.
Соломенные панели МДФ – исключительно чистый строительный материал, производство которого вполне доступно к освоению не территории России. Сырья – более, чем достаточно
Компания тем самым снизила потребность в практике интенсивного использования воды за счёт материала, связывающего углерод, который иначе всегда рассматривался как отходы сельского хозяйства.
Согласно представленной информации, биоматериал работает ничуть не хуже, чем продукты на основе древесного волокна. Панели строительные МДФ, экологически чистые, отмеченные лейблом «CalPlant», уже доступны на рынке.
Стройматериал #5: переработанная пластиковая облицовка Kedel
Компания Kedel, действующая на территории Ланкашира (Великобритания), предлагает внешнюю облицовку, созданную через переработку полистирола высокой плотности (обычно выбрасывается на мусорную свалку).
Предполагается, что повторно используемый долговечный стройматериал прост в уходе. Изготовление отмечается малыми затратами энергии, требуемой для производства первичной пластмассы (цементной облицовки). Облицовка доступна в пяти вариантах отделки и разной размерности длины.
Стройматериал #6: изоляционная плита Gutex Multitherm
Немецкий производитель – компания «Gutex», специализируется на системах наружной теплоизоляции, изготовленной на основе древесного волокна. Такого типа системы требуют меньше энергии для обработки по сравнению с обычными вариантами на базе экструдированного полистирола или распыляемой пены с закрытыми порами.
Строительная изоляционная плита на древесной основе – продукт производства немецких специалистов из компании «Gutex», оставляющий слабый углеродный след
Результатом исследовательской и производственной работы фирмы в 2019 году стало появление нового продукта — изоляционной плиты Gutex Multitherm. Стройматериал 2020 года изготавливается по форме шпунта, противостоит влаге и ветру, изолирует углерод. Изоляционные плиты Gutex Multitherm доступны в листах разных размеров и толщины.
Стройматериал #7: Металлические панели Classic Metal Roofing Systems
Килограмм переработанного алюминия вытесняет только 3,5 килограмма первичного материала по сравнению с 85 килограммами, необходимыми для первичного алюминия. Компания «Classic Metal Roofing Systems», основанная в Огайо, предлагает алюминиевые кровельные черепицы.
Вот такой, примерно, видится кровля современного дома, выстроенная на основе металлических кровельных систем, создаваемых из опустошённых пивных алюминиевых банок
Продукт компании уникален тем, что содержит до 99% переработанного сырья, полученного из потребительских отходов. По данным компании, каждые 100 квадратных метров кровли, закрытой продуктом, содержат почти 2000 алюминиевых банок, выброшенных потребителями.
Стройматериал #8: стеновые панели EcoSmart Firecode X
Используя специальные добавки, снижающие потребление воды в процессе производства на 25% по сравнению с обычными гипсокартонными плитами, компания USG производит экологически чистые стеновые панели. Как утверждает производитель, панели EcoSmart Sheetrock менее энергоёмки и ресурсоёмки, чем традиционные гипсокартонные плиты.
Продукт весит на 22% меньше по отношению к обычным настенным панелям, соответственно, снижается на 20% меньше потребление энергии при транспортировке. Продукт EcoSmart Sheetrock не содержит химикатов так называемого «красного списка», обладает сертификатом «Greenguard Gold». Стеновые панели толщиной 15 мм доступны на рынке.
Малые лифты под коттедж, танхаус, загородный дом
Бессвинцовая пайка соединений медных сплавов
Строительство домов 3D печатью: реальные примеры возведения зданий
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Zetsila — публикации материалов, интересных и полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мультитематическая информация — СМИ .