Ветровые электростанции
Созданные ветряные электростанции в качестве источника энергии используют силу ветра. В результате обеспечивается выработка дешевой электроэнергии. Применение таких конструкций имеет высокую эффективность, поскольку перемещение воздушных масс идет постоянно, и этот источник энергии является возобновляемым. С течением времени использование ветровых генераторов становится все популярнее, что влечет за собой развитие данного направления. Выражается это в появлении новых разновидностей ветровых агрегатов, используемых в промышленности и для частных нужд.
Основные характеристики и принцип работы
Работа ветряных электростанций характеризуется следующими показателями:
- Мощностью. Это основной параметр ветровой электростанции. Мощность установки зависит от способности генератора вырабатывать электроэнергию при стандартной скорости ветра равной величине 12 м/с.
- Номинальным напряжением. Данная величина, которая также вырабатывается генератором, может изменяться в широких пределах. Она бывает 220 В, 12 В и 24 В.
- Мощности турбины. Данная величина зависит от диаметра турбины,
- Производительностью. Этот параметр позволяет определить количество вырабатываемой ветроустановкой электроэнергии в год.
При выработке электроэнергии важной величиной является диаметр турбины, которая должна выдержать сильные порывы ветра. Ее расчет ведется с учетом особенностей региона, поскольку в каждой местности перемещение воздушных масс обладает разной силой. При этом за базовую величину берется максимальная сила ветра.
Производителями выпускается большое разнообразие ветроустановок. При этом принцип действия у них всех одинаковый. Заключается он в следующем:
- В верхней части установки располагаются лопасти, задача которых состоит в захвате перемещающихся воздушных масс.
- При соприкосновении ветра с лопастями последние приводятся во вращение, которое передается на ротор генератора.
- Как только генератор начинает вращаться, между магнитами статора тут же происходит формирование электромагнитного поля, с последующим появлением в обмотках статора переменного электрического тока. Его создание происходит на основе физического явления электромагнитной индукции.
- На следующем этапе происходит образование постоянного тока путем прохождения его сквозь выпрямитель.
- Затем он снова преобразуется в переменной ток, частота которого составляет 50-60 Гц. Достигается это путем прохождения его через инвертор. Выработанная энергия поступает в электрические сети.
Из-за разного рельефа местности часто ветряные электростанции устанавливаются на высоких мачтах, поскольку близко к земле потоки воздуха не отличаются стабильностью, а также их сила уменьшается. При этом на высоте они дуют равномерно, что обеспечивает оптимальную эксплуатацию установки.
Разновидности по конструкции
Существует несколько видов ветрогенераторов, которые разделяются по конструкции и месторасположению. Каждая из них отличается своей особенностью и применяется с учетом конкретных условий. При этом принцип действия у всех ветряных электростанций одинаковый, основанный на использовании силы ветра.
Горизонтальные
Особенностью данного типа ветрогенераторов является расположение оси вращения в горизонтальном направлении. Это сложные устройства, отличающиеся высокой эффективностью. Такой конструкции ветрогенераторы выпускаются нескольких видов:
- С фиксированным углом наклона лопастей. Такого типа ветровые электрогенераторы можно встретить чаще всего. Их особенностью являются лопасти, расположенных с наиболее эффективным углом наклона, что позволяет их использовать при любой силе и скорости ветра.
- С регулируемым углом наклона лопастей. В таких ветровых установках есть возможность изменять расположение наклона лопастей. Это увеличивает универсальность оборудования и дает возможность подстраиваться под любую ветровую нагрузку.
- Саблевидной формой лопастей. Такие лопасти имеют особую геометрию, специально приспособленную под высокую скорость ветра.
Горизонтальные ветровые электростанции нашли наиболее широкое применение среди других типов оборудования.
Вертикальные
Это ветровые устройства, ось вращения в которых установлена вертикально. В результате у них отсутствует зависимость от направления ветра. Такие изделия имеют упрощенную конструкцию, но обладают меньшей эффективностью. Вертикальные агрегаты выпускаются следующих видов:
- С ротором Савониуса. Геометрия лопастей выполнена в виде синусоиды, что способствует формированию подъемной силой при попадании на них воздушных масс.
- Ветровая электростанция Дарье. В состав конструкции входит ряд лопастей, которые устанавливаются вдоль вертикальной оси. Они также имеют особую изогнутую форму, которая обеспечивает создание подъемной силы.
- Ветрогенераторы Фена. Лопасти устанавливаются на цилиндрической турбине и приводят ее во вращения под воздействием силы ветра.
Вертикальные ветровые электростанции также находят широкое применение в местах, где ветер может часто менять направление.
Роторные и карусельные
В роторных устройствах используются специальные узлы для улавливания ветра с дальнейшим превращением его в энергию. Оборудование имеет усложненную конструкцию, но обладает большой эффективностью. Такие ветрогенераторы могут работать в плохих погодных условиях. При этом их монтаж не вызывает сложности. Рассматривая недостатки, можно выделить небольшую высоту башни, что увеличивает риск разрушения лопастей. Также аппараты издают повышенный шум.
Высокой надежностью обладает и карусельное оборудование, принцип работы которого заключается в следующем:
- Движущийся воздух попадает через патрубок во вращающийся барабан ветрогенератора.
- При вращении барабана за счет центробежной силы вся присутствующая в воздухе пыль отбрасывается к боковым стенкам, а затем попадает в пылесборник. В результате воздух очищается и не загрязняет оборудование
Роторные и карусельные ветровые электростанции относятся к наиболее качественному оборудованию. Оно выполнено в соответствии со всеми технологическими требованиями, а почему необходимо придерживаться разработанных норм, не отклоняясь от стандарта, вы можете узнать здесь.
Типы ветровых электростанций
Важным моментом является место установки ветровых электростанций. В зависимости от этого они разделяются на виды:
- Прибрежные. Устанавливаются на некотором расстоянии от берега моря или океана. Именно в этом месте регулярно дует бриз, способствующий стабильности работы установки. Его присутствие обеспечено разностью температур между морской водой и поверхностью суши. В результате формирование ветра происходит днем и ночью, поскольку перемещение воздушных масс постоянно чередуется с морского побережья в сторону водоема, а затем в обратном направлении.
- Наземные. Установка таких ветровых электростанций ведется на возвышенных участках земли. Желательно, чтобы высота территории превышала 50 м. Очень удобными местами являются холмы. Формирование нужной площадки ведется на протяжении 7-10 дней. Основная сложность заключается в выборе местности, поскольку необходимо обеспечить подъезд строительной техники, а это связано с наличием дорог. Кроме того, длительность процедуры монтажа ветрогенераторов увеличивается за счет необходимости согласования всей документации в различных организациях.
- Шельфовые. Такие ветрогенераторы располагаются в море на расстоянии от берега в районе 60 км. К достоинству установок относится их месторасположение, когда не занимается полезная территория земли. Также они не видны с берега и при работе показывают хорошую эффективность. Их строительство ведется в местах, где присутствует небольшая глубина. Это необходимо для закладки свайного фундамента на глубину 30 м. Также под землей прокладываются подводные кабеля. Строительство шельфовых электростанций обходятся намного дороже, чем их наземные варианты. Для изготовления используются качественные материалы, поскольку в соленой водной среде они быстро покрываются коррозией. При строительстве таких сооружений специально используются самоподъемные корабли.
- Парящие. Особенностью конструкции таких ветровых электростанций является их расположение над землей. С помощью специальной оболочки, наполненной гелием, ветрогенератор поднимается на высоту несколько сотен метров. Внутри агрегатов расположены турбины мощностью до 40 кВт. Оборудование имеет множество преимуществ, но применяется редко из-за сложности его изготовления и монтажа.
- Плавающие. Это ветровые генераторы, выполненные в виде платформы с башней. Устройство опускается под воду на десятки метров, а верхняя часть возвышается над морской гладью. Для стабилизации системы внутри водоема используется специальный балласт, сделанный из гравия или любых камней. Для удержания оборудования на месте применяются якоря.
- Горные. Такое оборудование представляет собой обычные ветровые генераторы, только установленные в горах. Они характеризуются большой эффективностью, поскольку в горной местности всегда присутствуют сильные ветры.
Каждый тип ветрогенератора обладает своими особенностями и применяется в той местности, где от него можно получить максимальную отдачу.
Правила выбора
При выборе ветрогенератора нужно учитывать множество параметров оборудования:
- Мощность. Для этого необходимо рассчитать, какое количество электроэнергии необходимо для обслуживания данной территории. К полученному результату следует обязательно прибавить запас на случай возможных потерь.
- Тип оборудования. Обычно вопрос стоит перед выбором горизонтального или вертикального аппарата. В первом случае производительность агрегата будет выше, но это произойдет только при нужном направлении движения воздушных масс. Вертикальный вариант имеет меньшую эффективность, но занимает небольшое пространство и не зависит от направления ветра.
- Размер ротора. Здесь все зависит от необходимой производительности оборудования. Большого размера ротор значительно эффективнее, но требует наличия значительного пространства. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо предварительно провести расчеты.
- Материал лопастей. Такие изделия могут изготавливаться из пластика, стали или алюминия. Металлические лопасти обладают большей прочностью, но и выше по цене. Оптимальным вариантом является пластик. По своим характеристикам он прочный и долговечный.
- Инвертор. Это прибор, в задачу которого входит преобразование переменного тока с целью зарядки аккумуляторов. Устройство может быть в составе ветрогенератора или установлено отдельно.
- Производитель. Здесь нужно выбирать надежного хорошо известного поставщика. При покупке такого дорогостоящего оборудования обязательно следует проверять гарантию и возможность его ремонтирования в сервисных центрах.
- Стоимость оборудование. Это обстоятельство также играет не последнюю роль и во многом зависит от бюджета хозяина.
Кроме перечисленных факторов обязательно нужно заранее определиться с местом установки оборудования. Здесь следует ориентироваться на территорию, насколько стабильно дуют ветры, и меняют ли они свое направление движения. Для этого необходимо выбрать возвышенность, где сила перемещения воздушных масс будет максимальной. В том случае, когда ветры дуют слабо, требуется подбирать соответствующее оборудование с высоким КПД.
Использование силы ветра как альтернативного возобновления источника энергии относится к перспективному направлению. Установленные в ряд ветрогенераторы дают хороший результат, но при изготовлении оборудования следует обращать внимание на качество его производства и ответственность работников. Об этом можно почитать здесь.
Линии электропередач: виды линий и конструкций
ЛЭП расшифровываются, как линии электропередачи. Эти конструкции являются важным элементом в энергетической системе любой инфраструктуры. ЛЭП способны передавать электроэнергию по прочным проводам из металла. Линейные входы и выходы считаются точками начала и конца линий электропередач, а для ветвления используется специальная опора и линейный вход.
По ЛЭП также обмениваются информацией с помощью высокочастотных сигналов. Применяются они для передачи телеметрических данных, сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики, а также для диспетчерского управления.
Какие бывают ЛЭП?
Проводником для передачи электроэнергии выступает медь или алюминий. Все ЛЭП можно разделить на 3 большие группы, которые зависят от способа прокладки проводов. Выделяют воздушный способ с прокладкой по воздуху, кабельный с прокладкой в грунте или воде и газоизолированный способ с изоляцией проводов газом. Все перечисленные способы являются основными при монтаже, однако сегодня существуют разовые попытки передавать электроэнергию без проводов. Такой способ обеспечения энергией применяют только для маломощных устройств. Несмотря на применение беспроводного варианта передачи электроэнергии, кабельные и воздушные ЛЭП остаются самым распространенным способом для поставки потребителю энергии.
В последнее время для городских инфраструктур чаще устанавливают газоизолированные сети для передачи больших мощностей. Такой подход позволяет экономить площадь для ЛЭП и соответствовать уровню экологии на участке. Кабельные линии обустраивают в местах, где затруднителен монтаж воздушных. Однако воздушные линии остаются более востребованными из-за меньшей цены для производства и лучшей ремонтопригодности. Узнать больше об используемых линия электропередач можно в новостном блоке.
Кабельные линии электропередач и их виды
Как было описано, кабельные ЛЭП монтируют при плотной застройке. Они представляют собой несколько линий, установленных рядом друг с другом в параллельном направлении. Между участками кабеля устанавливаются муфты.
Классификация кабельных ЛЭП происходит по таким же принципам, как и у воздушных сетей, а отличительные особенности сводятся к минимуму. Так, по способу прокладки кабельные разделяют на подземные, подводные и по сооружениям. В число ЛЭП по сооружениям входят:
- кабельные туннели в виде закрытых просторных коридоров;
- кабельные каналы, в которых человек уже не может передвигаться;
- кабельные шахты, представляющие из себя вертикальный коридор;
- камера, которая представляет собой закрытое подземное сооружение;
- эстакада в виде горизонтального открытого сооружения;
- галерея, которая похоже на эстакаду, но является закрытым типом.
Также кабельные ЛЭП классифицируют по типу изоляции, выделяют твердую и жидкостную изоляцию. К твердому относят изоляционные оплетки из полимеров, а к жидкостному — нефтяное масло. Реже для изоляции используют специальные газы или другие твердые материалы.
Воздушные линии электропередач
Воздушные линии электропередач — это комплексная конструкция, которая используется для перемещения энергии по кабелям, расположенным на открытом воздухе. Кабели удерживаются на опорах и защищены охранной зоной.
Воздушную сеть могут установить почти на любой местности с разными атмосферными условиями, будь то резкие перепады температур или большое количество осадков. Однако при монтаже акцентируют внимание на погодных явлениях, учитывают особенности участка для прокладки и прочие параметры. Установка воздушных линий должна соответствовать следующим нормам:
- высокая проводимость электричества;
- выгодная стоимость;
- устойчивость к повреждениям и коррозии;
- безопасность для человека и окружающей среды.
Главная сложность конструкции заключается в обеспечении безопасности при монтаже и эксплуатации, так как линии электропередач находятся на обширном и свободном пространстве.
Из чего состоят установки ВЛЭП: опоры и другие элементы
Любая воздушная линия электропередач состоит из проводов, опор, изоляторов, арматуры, грозозащитных тросов, разрядников и заземления. К основным элементам опор для сети электропередач относят:
- фундамент;
- стойки;
- подкосы;
- растяжки.
Наличие других составных элементов, в виде заземляющих устройств, зависит от вида ВЛЭП и других параметров. Также для основного списка используется вспомогательное оборудование и дополнительные способы связи.
Для удержания конструкции ВЛЭП используют опоры. Самым бюджетным вариантом являются обычные деревянные столбы, однако их применяют только для линий с напряжением до 35 кВт. Для конструкций с напряжением выше применяют опоры из железобетона, а сами провода поднимают выше, расстояние между фазами увеличивается. На опорах размещают системы защиты от молний и реакторы. Система защиты представляет из себя трос и штыревые молниеотводы.
Выделяют промежуточные и анкерные конструкции ВЛЭП. Последние монтируют только в начале и конце линии. На пересечениях линий электропередач с водными артериями и другими подобными объектами применяют переходные анкерные опоры. Это самые высокие и масштабные конструкции, которые достигают в высоту 300 метров.
Промежуточные опоры занимают меньше места и применяются для прямых участков трасс. По назначению выделяют транспозиционные, перекрестные, ответвительные, повышенные и пониженные опоры. Несмотря на разделение, при монтаже каждую сеть адаптируют к условиям рельефа участка и его климату.
Для установки ВЛЭП используют арматуры, которые необходимы для соединения проводов и крепежа их на опорах. Иногда для конструкции используют разрядники, предотвращающие поломку во время штормового ветра или других погодных условий.
Провода для воздушных линий
Провода для воздушных линий электропередач должны обладать высоко механической прочностью. Их разделяют на 2 класса: изолированные и неизолированные. Провода создают в виде однопроволочных, которые состоят из одной жилы и применяются только для сетей с низким напряжением, и многопроволочных проводников.
Многопроволочные применяются для воздушных ЛЭП и могут быть выполнены из сплавов, стали или меди. Чаще в основе проводов используют алюминий или сплавы на его основе. Многопроволочные провода представляют собой скрученные стальные жилы, поверх которых располагается выбранный материал, будь то сплав, алюминий или медь. Чтобы провода не поддавались коррозии, их покрывают цинком. О других материалах и технологиях в строительстве можно прочитать на соответствующей вкладке.
Выбор сечения проводов происходит на основе мощности при падении напряжения и исходя из механических характеристик. Ответвления выполняются изолированными проводами. Полученное изделие состоит из стального троса и изоляционного покрытия, которое защищает от атмосферных явлений. Соединения готовых проводов монтируют на участках, которые не подвержены механическим воздействиям. Монтаж происходит с помощью их обжатия или сваривания.
Технические характеристики воздушных линий электропередач
При проектировании и установке воздушных линий учитываются следующие характеристики:
- длина проводов между соседними стойками;
- расстояние удаления фазных проводников друг от друга и от земли;
- длина изоляторов, которая будет соответствовать номинальному напряжению;
- полная высота опор.
С повышением номинальной мощности все параметры увеличиваются. Чтобы воздушные линии работали стабильно во время грозы или других погодных явлений, над фазными проводами проводят стальной или алюминиевый молниеотвод в виде троса, который заземлен на опорах. Также защиту от перенапряжения обеспечивают вентильные разрядники, помогающие сети перераспределять грозовой импульс на опору, не повреждая изоляции. Опоры, в свою очередь, уменьшают сопротивление за счет заземляющего устройства.
Классификация линий передач
Помимо перечисленных 3 основных групп, ЛЭП разделяют по виду расположения кабелей и функциям конструкции. По расположению кабелей выделяют воздушные, находящиеся над поверхностью, и закрытые, которые располагаются в кабель-каналах. Также линии электропередач можно разделить по способу передачи тока и монтажа, роду тока, режиму работы, охвату территории и назначению.
Линии передач переменного и постоянного тока
Линии электропередач переменного тока используют для передачи энергии с минимумом потерь. Подобные линии применяют для передачи энергии на дальние расстояния. Их часто используют в Европе, реже — в России. Также вид ЛЭП используют для оборудования железных дорог.
На линиях электропередач с постоянным током энергия всегда распределяется вне зависимости от направления и сопротивления. Вид ЛЭП в большей части используется в России. Установки с постоянным током легче монтировать и эксплуатировать, однако конструкция способствует потере тока при перемещении.
Виды ЛЭП по режиму работы и охвату территории
По режиму работы выделяют линии электропередач с глухозаземленной и изолированной нейтралью, а также с резонансно-заземленной и эффективно-заземленной нейтралью.
По охвату территории сети разделяют на:
- сверхдальние, которые предназначены для региональных систем и напряжением свыше 500 кВт;
- магистральные для соединения электростанций с распределительными сооружениями и напряжением в 220 или 330 кВт;
- распределительные, которые устанавливают для поставки энергии крупным потребителям с напряжением в 35-150 кВт;
- подводящие или питающие, обеспечивающие энергоснабжение городских, промышленных и сельскохозяйственных потребителей и напряжением ниже 20 кВт.
Воздушные линии электропередач бывают радиальными, замкнутыми и с резервным источником питания. По количеству параллельных цепей ЛЭП разделяют на одно-, двух- и многоцепные сети. Если цепи имеют разные значения напряжения, то такую воздушную сеть называют комбинированной.
Охранная зона ЛЭП
Для правильной эксплуатации линий электропередач, ремонта, функционирования и обеспечения сохранности сети вводятся хоны с специальным режимом использования. Поэтому воздушные линии электропередач — это не только участок земли, но и воздушное пространство над сетью.
Специалисты строительных работ запрещают работать в охранных зонах грузоподъемной технике, а также возводить здания и сооружения. Минимальное расстояние от сети электропередач определяется напряжением. Так, для номинального напряжения в 35 кВт размер охранной зоны составляет 15 м, а для величины в 350 кВт расстояние уже будет равно 30 м.
Документами по эксплуатации определяется наименьшее удаление сети от поверхности земли, а также от жилых или производственных построек. Монтаж высоковольтных трасс запрещен над крышами зданий, стадионов, общественных мест и детских учреждений.
Обслуживание и монтаж
Процесс возведения сооружения воздушных линий электропередач состоит из подготовительной, строительно-монтажной и пусковой работы. Подготовительная работа сводится к закупу оборудования и материалов, конструкций, подготовке трассы, изучению цельного проекта и разработке плана производства монтажных работ.
На этапе монтажных работ происходит рытье котлованов, установка и сборка опор для ЛЭП, распределение вдоль сети арматур и механизмов заземления. Монтаж начинается с соединения и раскатки проводов. После провода поднимаются на опоры и натягиваются. В завершении работ провода и тросы на изоляторах увязывают.
Перед запуском ЛЭП выполняется проверка стрелы провеса и габаритов линии, измеряется падение напряжения и сопротивление заземляющих устройств. При работах на воздушных линиях электропередач соблюдаются следующие правила:
- Работы прекращаются при приближении штормового или грозового фронта.
- Персонал должен быть обеспечен защитой от воздействия проводов.
- Работа запрещена в ночное время, при тумане и гололеде.
После запуска сети электропередачи все воздушные линии с напряжением больше 1 кВт проверяются каждые полгода обслуживающим персоналом и 1 раз в год инженерами на предмет неисправностей.
При проверке раз в год сеть электропередач проверяют на наличие посторонних предметов на проводах, обрывов отдельных участков, провесов линий, повреждение изоляторов или разрядников, разрушение опор и нарушение охранной зоны. В случае обнаружения нарушений поврежденный участок восстанавливают с помощью ремонтной муфты или бандажа. Большие повреждения разрезают и соединяют зажимом.
В ходе ремонта ЛЭП выправляют опоры, проверяют затяжку резьбовых соединений, восстанавливают защитный слой на конструкции и делают замер сопротивления на заземляющих устройствах. При капитальном ремонте воздушных линий выполняют все перечисленные работы, а также осуществляют полную перетяжку проводов с замером переходного сопротивления соединительных муфт.
Пожарная безопасность при эксплуатации
Температура внутри кабелей не должна различаться с внешней больше, чем на 10 °C в летнее время. При пожарах в кабельных помещениях происходит развитие горения и его существенное распространение с течением времени. При этом воспламенение кабелей может возникнуть в нескольких местах и на значительной протяженности участка. Этот факт связан с тем, что весь провод находится под нагрузкой, и его изоляция может нагреться до температуры, близкой к самовоспламенению.
Также быстрое воспламенение ЛЭП связано с использованием в конструкциях металлических элементов, которые в случае пожара или перегрузки нагреваются до температуры большей, чем температура воспламенения. Из-за этого выбирают огнетушащие вещества, способные ликвидировать горение и исключить возможность повторного возгорания. Исследования материалов показывают, что распыленная вода обладает большей огнетушащей способностью, чем установки пенного тушения, так как она хорошо охлаждает кабели и строительные конструкции.
Архитектурный бетон: особенности, преимущества и сферы использования
Разнообразие строительных материалов легко вводит в заблуждение: порой сложно разобраться, что и в каком случае лучше использовать. Но есть такие материалы, которые подойдут практически для всех видов работ. Один из них — архитектурный бетон. Его применяют при отделке стен и фасадов, для изготовления плитки, арок и украшений.
Что такое архитектурный бетон
Архитектурным или арт-бетоном называют раствор, используемый для заливки форм и декоративных работ. Он изготавливается из цемента и гипса, а также различных дополнительных компонентов, которые улучшают его характеристики и эксплуатационные свойства. Используя такой материал, можно создавать любые, даже самые необычные элементы декора, поскольку он имитирует различные текстуры, например, натуральное дерево или природный камень.
Главным отличием арт-бетона от обычного является внешний вид. Первый имеет серый оттенок, а второй может быть абсолютно любого цвета. И это еще не все:
- Готовая поверхность получается идеально ровной и гладкой, поскольку раствор имеет мелкозернистую текстуру.
- Изделия можно устанавливать или хранить под открытым небом. Они не впитывают влагу, поэтому легко выдерживают сильные осадки.
- Элементы и поверхности из архитектурного бетона хорошо переносят перепады температур, не растрескиваются и не деформируются.
- При необходимости можно добавить дополнительные ингредиенты, например, мелкие ракушки.
Материал можно назвать универсальным, поскольку он применяется во многих сферах, подходит для отделки внутри и снаружи здания.
Характеристики и состав
Прочность арт-бетона зависит от того, сколько по времени он сохнет. Так, в первые 3 дня она равна 39 Мпа, а уже спустя месяц — 59 Мпа. Белизна колеблется в пределах 68-85%. Морозоустойчивость достигает 100 циклов размораживания и заморозки.
Главный ингредиент — портландцемент вида М400 и М500. К нему добавляют кварцевый песок, который при необходимости можно заменить гранитной или мраморной крошкой. Также состав может включать в себя такие компоненты:
- Акриловая смола. Увеличивает срок эксплуатации до 10-15 лет. Делает материал пластичным, устойчивым к частой смене температурного режима и повышенной влажности.
- Глина, известь, гипс и другие минеральные вещества. Придают декоративные свойства, усиливают сопротивляемость истиранию, делают пожаробезопасным.
- Силикаты. Повышают прочность, влагоустойчивость, сопротивляемость воздействию химических веществ. Используются в тех случаях, когда проводится отделка фасада. Для оформления интерьера не подходит.
- Силикон. Улучшает пластичность и прочность. Усиливает сопротивляемость повышенной влажности, а также устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения.
- Краситель. Нужен для получения определенного оттенка.
Также в раствор добавляют щебень, гальку, регуляторы отверждения, добавки, усиливающие морозостойкость, фиброволокно и т. д.
Виды архитектурного бетона
Первым параметром для разделения на виды является назначение. В зависимости от него, выделяют два вида арт-бетона:
- Белый декоративный. Подходит для отделки фасадов и интерьеров, а также для изготовления декоративных элементов, например, колонн, скульптур, оград, ступеней и т. д. В процессе эксплуатации не переносит большие нагрузки.
- Белый легкий. Используется для отливки различных изделий и украшения интерьеров. Отличается прочностью и эстетичностью. Может имитировать любой другой материал, из-за чего часто применяется в процессе создания дизайнерских элементов декора.
По другой классификации выделяют еще 3 вида бетона такого типа. Первый — геометрический. Подходит для заливки опалубки разной формы. Больше других растворов близок по составу к классическому варианту.
Второй вид — декоративный. Используется для украшения поверхностей и строений из других материалов. Подходит для всех типов работ. И третий вид — скульптурный. Идеальный вариант для производства декоративных элементов разных форм и текстур. Применяется для лепки небольших изделий.
Преимущества и недостатки
Множество полезных свойств и характеристик заметно расширяют сферу использования архитектурного бетона, а также дают возможность делать из него настоящие произведения искусства. Вот некоторые из таких свойств:
- Благодаря мелкозернистой структуре поверхность можно шлифовать, сделать идеально ровной и гладкой.
- Устойчивость к ультрафиолетовым лучам. Материал не меняет цвет под воздействием солнца. Он не пересыхает, не растрескивается и не деформируется.
- Архитектурный бетон легко переносит скачки температуры, высокую влажность, ветер, механические и вибро-нагрузки.
- Не впитывает влагу, благодаря чему изделия весь период эксплуатации остаются целостными и прочными.
- Имеет высокие показатели пластичности, что значительно упрощает рабочий процесс и позволяет реализовывать даже самые необычные дизайнерские задумки.
- При необходимости можно менять не только цвет, но и характеристики. Для этого достаточно добавить нужный компонент.
- Архитектурный бетон — экологичный и безопасный материал.
- Имитирует любые другие материалы, например, дерево и природный камень.
- Нет особых требований касательно ухода и эксплуатации. Не нужно покупать особые средства или обращаться за помощью к специалистам.
- Высокие показатели пожаростойкости.
- Если нужно, в раствор можно ввести армирующие добавки, повышающие прочность готового изделия.
Приятными бонусами являются тепло-/звукоизоляционные свойства и доступная цена.
Минусов всего два. Во-первых, в некоторые составы добавляют химические растворы, за счет чего снижается экологичность. Во-вторых, готовые конструкции имеют немалый вес, поэтому они не подходят для отделки стен из дерева и других легких материалов.
Особенности изготовления
«Рецепт» приготовления архитектурного бетона практически не отличается от обычного раствора. Основа состоит из:
- портландцемент марки М400 или М-500 — 1 часть;
- кварцевый песок — 3 части;
- чистая вода — 3 части.
Ингредиенты тщательно перемешивают. Для того, чтобы проверить, можно ли начинать работу, нужно сжать небольшое количество раствора в руке на пару секунд. Если потекла жидкость, необходимо добавить немного песка. Если материал раскрошился в руке, стоит долить воды.
Чтобы получился архитектурный бетон, добавьте дополнительные компоненты. Один из важнейших — пигмент. Оттенок можно выбрать любой. Главное, чтобы он подходил к интерьеру или другим отделочным материалам, однако чаще всего предпочтение отдают пастельным, нежным тонам.
Для получения нужного результата можно смешать между собой несколько пигментов. Однако стоит помнить, что объем красителя не должен превышать 5% от общего объема раствора. Это для получения ярких, насыщенных оттенков. Для обычных цветов этот показатель равен 2-3%.
Что еще можно добавить в архитектурный бетон? Пластификаторы, повышающие прочность, фиброволокна (обычно полипропиленовое), присадки для увеличения морозостойкости (если отделке подлежит фасад). Для получения интересной фактуры можно добавить немного щебня или мраморной крошки.
Сферы применения арт-бетона
Архитектурный бетон подходит для отделки фасадов и интерьеров, а также для создания интересных декоративных элементов.
Дорожки
Делают 2 способами:
- Заливают раствор в обозначенных границах сплошным слоем. После, используя штампы, наносят рисунок.
- Отдельно изготавливают плитки нужного размера и формы, а потом укладывают их.
Оформление дорожки начинается с разметки. Потом удаляют слой грунта примерно на 10 см и устанавливают опалубку с армирующей сеткой. Следующий этап — укладка щебня и заливка раствора. В конце остается только нанести рисунок.
Заборы, скульптуры
Архитектурный бетон используется для изготовления отдельных частей для забора — столбов и плит. Поверхность чаще всего украшают штамповкой.
Для изготовления скульптур сначала собирают каркас из арматуры. После его обматывают сеткой и только потом сверху наносят раствор. С помощью арт-бетона можно вылепить даже самые маленькие детали. Последний этап изготовления — окрашивание в нужный цвет.
Фасады и интерьеры
Из арт-бетона делают красивейшие барельефы для украшения зданий снаружи. Также с его помощью имитируют отделку природным камнем. Из него отливают такие детали, как колонны, арки, статуи и другие элементы декора.
В случае с интерьерами в использовании архитектурного бетона фантазию можно не ограничивать. Он пригодится для таких целей:
- бесшовное покрытие стен, перегородок, колонн, перекрытий;
- облицовка под натуральный камень;
- заливка форм для изготовления лепных элементов и деталей для мебели;
- оформление арок и ниш, а также лестниц.
Если в раствор добавить влагостойкие присадки, можно будет выполнить отделку ванных комнат и других помещений с повышенным уровнем влажности.
Придомовая территория
Что можно сделать из архитектурного бетона для украшения двора? Вот некоторые варианты:
- клумбы, вазоны для цветов;
- фонтаны и мостики для небольших водоемов;
- фигурки любимых сказочных героев;
- оригинальные светильники;
- плитка для дорожек;
- бордюры;
- столики, скамейки и даже диваны.
Все эти изделия можно заказать в специальных мастерских или сделать самостоятельно. Материал долго остается пластичным, поэтому создать что-то интересное смогут даже новички в этом деле.
Нюансы в работе с архитектурным бетоном
Состав нужно готовить непосредственно перед началом процесса. Можно сделать его своими руками, добавив в основную массу красители и другие нужные вещества. Как вариант — купить готовую смесь в строительном магазине.
Дальше действовать нужно так:
- Подготовить поверхность Она должна быть ровной, сухой и чистой. Рекомендуется убрать остатки прошлых отделочных материалов, плохо держащуюся штукатурку. Также нужно устранить трещины и сколы, заделав их обычной цементной смесью. Если есть пятна от жира, протереть их обезжиривающими составами. После пройтись по поверхности наждачкой и нанести два слоя грунтовки.
- Нанести первый слой бетона, разровнять, используя шпатель. Как только он высохнет, нанести второй, на котором будет рисунок. При желании можно сделать небрежные мазки, углубления и т. д. Оставить сохнуть на сутки. Важные условия — температура 22 °C и влажность не более 70%. Если использовался не цветной бетон, окрасить его любым подходящим способом: напыление, штамповка, трафареты.
- Если речь идет об изделиях, то сначала нужно подготовить формы. Бетон заливают в них и во избежание образования пустот тщательно уплотняют. Сохнуть он будет примерно 48 часов. Только по истечению указанного периода времени можно выполнять шлифовку, полировку, устранение неровностей. После идет формовка. Ее делают путем тиснения валиками и штампами, вибропрессования и простого прессования.
Выбирая пигмент для окрашивания архитектурного бетона, нужно принимать во внимание стилевую направленность и дизайнерскую задумку. Каждый стиль подразумевает использование «своих» цветов и оттенков:
- прованс — розовый, голубой, молочный, бежевый;
- экостиль — все оттенки зеленого, коричневый, оливковый;
- минимализм — черный, белый, серый;
- классика — серый, белый и коричневый;
- хай-тек — черный, белый, металлик;
- футуризм — салатовый, ярко-красный, цвет фуксии;
- кантри — песочный, коричневый, желтый.
Также каждому стилю соответствует своя фактура покрытия. Так, например, для прованса это натуральное дерево, а для хай-тека — металл и камень.
Способы формирования изделий из арт-бетона
Чаще всего применяется три технологии. Каждая из них имеет свои особенности и нюансы:
- Тиснение. Применяется при оформлении стен или в процессе производства плитки для дорожек. Для работы понадобятся специальные гибкие формы или валики с выпуклым рисунком. Сначала на основание наносят толстый слой арт-бетона, а после выдавливают на нем рисунки.
- Вибропрессование. Эта технология нашла свое применение на производствах, где декоративные изделия изготавливают большими партиями. Бетон разливают в матрицы, которые подвергаются прессованию с вибрацией. Результат — заготовки повышенной плотности и, соответственно, прочности. Это достигается за счет удаления абсолютно всех пузырьков воздуха.
- Прессование. Для повышения плотности материал укладывают в формы и создают нагрузку на него.
Практически все технологии подразумевают использование специального оборудования, например, прессов, вибростендов и т. д.
Работа с арт-бетоном своими руками
В бетон, приготовленный по классическому рецепту, добавляют присадки, пластификаторы и краситель. Также понадобится фиброволокно. Его можно купить в строительных магазинах (обычно продается в пакетиках объемом 150 г). На 1м3 раствора понадобится примерно 6 пакетиков.
Готовый состав нужно разложить в заранее подготовленные формы и утрамбовать, используя металлический прут, кусок арматуры или любое другое подручное средство. Если есть время и возможность, можно сделать самый простой вибростенд. Конструкция представляет собой площадку и закрепленный на ней двигатель. После оставьте формы для застывания на пару дней. Полную прочность изделие приобретет почти через месяц.
Формы можно купить в магазинах или изготовить самостоятельно по схемам, соединяя детали болтами.
После того, как заготовка подсохнет, можно начинать обработку. Она включает в себя несколько этапов:
- Шлифовка. Если есть какие-то углубления или выбоины, их заполняют шпаклевкой.
- Полировка. Поверхность изделия становится идеально гладкой и ровной.
- Пескоструйная обработка. Проводится, если нужно придать поверхности шероховатость. Красиво смотрится сочетание таких участков с глянцевыми.
- Гравировка. Изделие можно украсить орнаментами и надписями.
- Дополнительное декорирование. Если в арт-бетоне не было пигмента, проводится окрашивание. Иногда наносится позолота, укладывается мозаика и т. д.
В конце наносится финишное покрытие. Оно защищает поверхность от повреждений.
Архитектурный бетон по праву считается универсальным строительным и отделочным материалом. Он подходит для внутренней и наружной отделки стен и фасадов, а также для декорирования и создания украшений, например, статуэток, арок и колонн. Он прост в уходе и в работе. Несложные по форме и дизайну изделия можно изготовить самостоятельно в домашних условиях.