В НГУ создали новый экологичный строительный материал
Команда исследователей из НГУ создала новый экологичный строительный материал, который в перспективе может заменить традиционный цемент. Уже готовы первые опытные образцы, в планах — запустить промышленное производство нового материала. Проект под руководством аспиранта Геолого-геофизического факультета (ГГФ) НГУ Степана Денисова «Разработка однокомпонентного вяжущего материала на основе промышленного отхода золошлаков» стал победителем федерального конкурса «Студенческий стартап», объем предоставляемой поддержки на ближайший год составит 1 млн рублей.
Уникальность проекта состоит в том, что новый строительный материал полностью изготавливается из промышленных отходов, а именно золошлаков — это то, что образуется при сжигании твёрдого топлива (угля, торфа, сланцев) на тепловых электростанциях, котельных и других промышленных установках. Таким образом, отходы, которые годами копились на свалках и загрязняли окружающую среду, превращаются в полезный и качественный продукт для строительства.
— Идея проекта родилась на стыке двух больших проблем. Во-первых, это проблема отходов: в России только золошлаковых отходов накоплено около 2 миллиардов тонн, и каждый год их становится на 60 миллионов тонн больше. При этом перерабатывается лишь малая часть — около 15%. Эти отвалы занимают огромные территории. Во-вторых, это проблема экологии цементной промышленности: производство обычного цемента — это очень энергозатратный процесс, на который приходится около 8% всех мировых выбросов CO₂. Наш проект позволяет сразу решать две задачи: перерабатывать отходы и одновременно создавать «зеленую» альтернативу цементу, сокращая углеродный след, — рассказал Степан Денисов.
Работа над проектом началась более года назад и ведется на базе Климатического центра НГУ. Научным руководителем, который отвечает за общее направление разработки и который также вошел в команду стартапа, является Георгий Лазаренко, к.ф.-м.н., директор Климатического центра НГУ. Кроме того, в команде стартапа — магистрант ГГФ Матвей Трутнев, аспирант ГГФ Дмитрий Горяйнов и к.т.н. Яков Ермолов.
На текущий момент разработана лабораторная технология и получены первые опытные образцы материала. Суть технологии заключается в следующем: золошлаки, раздробленные в порошок, смешиваются со специальными активаторами. Далее при смешивании с водой между ними запускается химическая реакция — геополимеризация. В результате получается прочный камень, по свойствам аналогичный цементному, но имеющий свое преимущество.
Уже проведены предварительные испытания образцов, результаты которых показали, что по таким показателям, как прочность, водопоглощение, новый материал полностью соответствует заявленным требованиям.
— По прочности (50 МПа) он не уступает высокомарочным цементам М500, а по морозостойкости может достигать 300 циклов. Кроме того, продукт имеет низкое водопоглощение (менее 5%), в то время как у большинства конкурентов этот показатель колеблется от 5% до 18%. Наряду с этим, он предлагает гибкость в времени схватывания — от 5 минут до 7 часов, покрывая потребности как в быстром ремонте, так и в стандартном строительстве. При этом его себестоимость является одной из самых низких на рынке, конкурируя с обычными портландцементами М300-М400, но предлагая при этом качество и свойства, характерные для значительно более дорогих специализированных материалов, — добавил Степан Денисов.
Аналоги данного материала, представленные на рынке, — это так называемые геополимерные вяжущие материалы, которые производят как в России, так и за рубежом. Однако ключевыми преимуществом материала, разработанного в НГУ, является цена и экологичность, достигаемая за счет использования 100% золы в качестве сырья и полной утилизации отходов.
Разработка найдет применение в разных сферах строительства — везде, где используется цемент, — для стяжки полов, кладки кирпича, штукатурки, изготовления строительных блоков и т.д. Потенциальными потребителями являются как крупные промышленные предприятия, которые решают задачу утилизации отходов, так и строительные компании и частные лица, которые ищут более доступный по цене и экологичный материал.
Средства, которые получит команда в рамках конкурса «Студенческий стартап», будут направлены на проведение дальнейших, более углубленных испытаний образцов по всем строительным стандартам (морозостойкость, коррозионная стойкость и др.), закупку необходимых реактивов и материалов, патентование разработки и изготовление первой партии прототипов в товарной упаковке (мешках по 5, 10 и 25 кг). В перспективе рассматривается возможность запустить промышленное производство строительной смеси и перерабатывать до 100 000 тонн золошлаков в год.
Капитальный ремонт: теплоизоляция позволяет на 75% снизить энергопотребление в многоквартирных домах
Применение качественных теплоизоляционных материалов при капитальном ремонте способно сэкономить до 54% тепловой энергии после ремонта детского сада, 65% – больницы, и до 75% – многоквартирного жилого дома. Такие данные получили эксперты ROCKWOOL Россия после анализа результатов энергоэффективных проектов компании. Григорий Громаков, менеджер по развитию направления «Фасады» ROCKWOOL Россия, рассказал об одном из исследований компании в области энергоэффективности на онлайн-форуме «Энергоэффективный ремонт многоквартирных домов».
Эксперты компании смоделировали использование теплоизоляционных материалов разной толщины, сделанных по различным технологиям в серии типовых московских домов. «В итоге выяснилось, что за отопительный период можно практически в два раза снизить затраты на отопление именно за счет применения качественных материалов соответствующей толщины», – отметил Григорий Громаков.
По данным Минстроя РФ, около 80% затрат энергии на обеспечение многоквартирного жилого дома связана с отоплением, вентиляцией и горячим водоснабжением. И сегодня теплопотери в жилых домах на 20-30% превышают проектные значения из-за низкого качества строительства и эксплуатации. «Помимо многоквартирных домов у нас есть проекты по ремонту больниц, школ, детских садов. В таких зданиях активно используется горячее водоснабжение, и толщина теплоизоляции труб сильно влияет на затраты по их эксплуатации», – подчеркнул Григорий Громаков.
По словам эксперта, главная проблема в части энергоэффективности в России – недостаточное законодательное регулирование потребления теплоизоляционных материалов при капремонтах фасадов. Ведь обновление здания просто за счет окраски стен (что часто называют капитальным ремонтом) имеет ограниченное влияние на сохранение тепла. Еще одна проблема: зачастую проектировщики не проводят расчеты по нормам плотности теплового потока. Как следствие – даже если теплоизоляция и применяется, она может быть неэффективной, поскольку выбор строителей пал на неправильную толщину. Поэтому расчёт по нормам плотности теплового потока следует производить для труб ГВС.
В чем же конкретно заключается разница между теплоизоляцией разной толщины? На этот вопрос отвечают результаты эксперимента ROCKWOOL Россия. Специалисты рассчитали энергопотребление пятиэтажного дома серии I-477, стены которого покрыты керамзитобетоном силикатным кирпичом 440 мм. Без теплоизоляции стоимость отопления такого дома составляет 650 тысяч рублей за отопительный период (стоимость отопления одной квартиры – 6600 рублей). С применением теплоизоляции 50 мм тепло для дома будет стоить 335 тысяч рублей, а для квартиры – 3400 рублей. А если воспользоваться теплоизоляцией 100 мм, то целый дом получит тепло всего за 257 тысяч рублей, а квартира – за 2600!
Исследование ROCKWOOL Россия показало, что использование теплоизоляции при капитальном ремонте фасадов – одна из основных мер, которая позволяет снизить теплопотери и увеличить срок службы внешних конструкций. Таким образом, повышение толщины теплоизоляции фасада экономически оправдано за счет снижения стоимости отопления, а увеличение толщины теплоизоляции для систем ГВС существенно снизит тепловые потери с поверхности трубопровода.
«Мокрый фасад»: в границах комфорта
Система СФТК, или попросту «мокрый фасад», активно задействуется в облицовке и утеплении зданий различного типа. Она завоевала популярность как у профессиональных строителей, так и у обычных граждан. СФТК состоит из множества важных технологических слоев, что позволяет повысить энергосбережение дома в сочетании с множеством вариантов его наружной отделки. Подробнее о «мокром фасаде» — в специальном развороте «Технологии и материалы».
Дмитрий Шевцов, продукт-менеджер СФТК (ETICS) Caparol, Alpina, кластер ДАВ Россия — Беларусь:
— Компания DAW SE, дочерней компанией которой является ДАВ-Руссланд - пионер технологии утепления фасадов по методу «мокрый фасад» в Германии. Первый объект компанией был реализован еще в 1957 году. Сама же история компании DAW SE в части производства фасадных материалов датируется 1895 годом. Вот уже более 125 лет мы занимаемся разработкой и выпуском передовых материалов и технологий для отделки и защиты фасадов.
ДАВ-Руссланд в настоящее время предлагает в России все виды штукатурных систем утепления «мокрый фасад» под торговыми марками Capatect Basic и Capatect Classiс за исключением систем с наружным облицовочным слоем. Компания локально производит клеевые, базовые (армирующие), защитно-декоративные штукатурные составы на полимерминеральной и полимерной основе, специализированные фасадные краски и грунтовки для системы «мокрый фасад». В частности, отличительной особенностью систем Capatect является их повышенная надежность в части лицевых защитных и отделочных покрытий. Долговечность фасадных систем утепления Capatect исчисляется сроком более 25 лет.
Тамара Афонина, директор по маркетингу Vetonit, компания «Сен-Гобен»:
— «Сен-Гобен» производит СФТК-системы, используя продукцию под брендами WEBER-VETONIT и ISOVER. Коллаборация сильных брендов и опыт собственного производства более 30 лет — одни из основных преимуществ фасадных систем компании. Наши системы сертифицированы по ГОСТ Р 56707-2015 с присвоением повышенного класса надежности СК0. Собственный R&D-центр на территории России способствует поддержанию высокого качества продукции, что подкрепляется доверием крупных застройщиков и долговечностью объектов, некоторые из них смонтированы более 25 лет назад. Наши системы легко монтируются благодаря запасам прочности, что особенно важно для клеевых фасадных смесей. Прогнозируемый срок службы декоративных покрытий по ГОСТ 9.401-2018 не менее десяти лет. В портфолио «Сен-Гобен» входит уникальный продукт для российского рынка теплоизоляции — кварцевые плиты ISOVER, которые на 40% легче аналогов из базальта при сохранении тех же прочностных характеристик 45/15 кпа, что облегчает монтаж, а также увеличивает качество выполнения работ.
Добавлю, что «Сен-Гобен» — это единственная компания в России, которая производит основной комплекс фасадных продуктов на собственных производственных мощностях. Санкции и новые экономические условия, безусловно, затронули практически каждого игрока отрасли, однако мы продолжаем вести активную производственную деятельность, выполняя все обязательства перед своими партнерами. Надеемся, что строительная отрасль в целом будет показывать устойчивый рост и готовность к изменениям.
Василий Аксенов, руководитель технической поддержки направления «Минеральная изоляция» ТЕХНОНИКОЛЬ:
— Глобально «мокрые фасады» делятся на два типа — тонкослойные и толстослойные. Отличаются они между собой по типу монтажа. Мы предлагаем рынку уже готовые системные решения, в которых подобраны все элементы. Специалистам отрасли не нужно подбирать подходящие материалы, задумываться об их совместимости между собой — эту работу уже проделали наши инженеры. В состав системы входит теплоизоляция, крепежи, грунтовочные и штукатурные составы, армирующие сетки, декоративные штукатурки. Главное преимущество для потребителя, помимо качества и надежности, — возможность все приобрести у одного производителя.
Отмечу, что основное преимущество технологии — это ее универсальность. Она не имеет ограничений с точки зрения типа здания, его функционального назначения, открывает перед архитекторами и дизайнерами широкие горизонты по оформлению экстерьера. Этому способствует обилие фактур декоративной штукатурки и разнообразная палитра красок для фасада. С точки зрения монтажа по трудоемкости и затратам данная технология проще, чем, например, слоистая кладка. По этой причине «мокрый фасад» и получил широкое распространение во всех отраслях строительства.
Виталий Борисов, руководитель направления по техническому развитию компании PAROC:
— На строительном рынке сегодня популярно несколько фасадных решений, выбор которых зависит от архитектурного стиля и погодных особенностей региона. Так, в Петербурге в силу его классического стиля более востребованы штукатурные фасады, в то время как в Москве и Подмосковье больше строят объектов с вентилируемыми фасадами. В любом случае каждая фасадная система имеет свои технологические плюсы. Так штукатурные системы открывают простор для множества архитектурных деталей и цветовых решений. Поэтому СФТК активно применяются как для нового строительства, например, в Санкт-Петербурге, так и в других городах — в первую очередь при реконструкции старого фонда.
Компания PAROC предлагает несколько эффективных решений для фасадного рынка. Это собственные инновационные разработки PAROC, которые уже хорошо известны на строительном рынке и получили высокие оценки профессионалов. Одна из них — серия PAROC Linio, рекомендованная для тепло- и звукоизоляции как существующих, так и вновь построенных зданий. Продукция подходит для кирпичных, блочных, деревянных, стеклянных и даже стальных стен. Есть и готовое решение — система PAROC PreWIS, в основе которой железобетонная панель с наружным теплоизоляционным слоем и многослойной защитно-декоративной композицией, выполненной по технологии СФТК. Монтаж теплоизоляции в системе PAROC PreWIS ведется в заводских условиях, что гарантирует качество исполнения и обеспечивает долговечность системы, так как полностью исключены риски попадания осадков под слой теплоизоляции.
Андрей Петров, ведущий инженер-проектировщик ROCKWOOL Россия:
— Система СФТК уже широко опробована в строительстве и доказывает временем свою надежность. Она развивается параллельно с навесными фасадными системами в России и чуть более востребована по объемам строительства. Общий рынок применения этих двух популярных фасадных систем в РФ аналитики оценивают в величину около 60 миллионов квадратных метров за 2021 год, большая часть из них с утеплителем.
Мы поставляем полный комплект материалов для выполнения системы фасадной теплоизоляционной композиционной с тонким штукатурным слоем. Система ROCKFACADE пожаробезопасна, имеет высший класс надежности по ГОСТ Р 56707-2015 и состоит из клея на цементной основе, негорючей теплоизоляции из каменной ваты ROCKWOOL серии ФАСАД, базовой и декоративной штукатурки разных типов и фактуры, а также сетки, тарельчатых анкеров и набора профилей для выполнения углов, откосов, рустов и декоративных элементов. Добавлю, что компоненты системы ROCKFACADE производятся из экологичных и безопасных материалов, обладают отличными теплотехническими характеристиками, высокой паропроницаемостью и широкими архитектурными возможностями. Система применяется в зданиях любой сложности и этажности, а также благодаря своим декоративным возможностям — для реконструкции старых зданий с воссозданием архитектуры времени постройки.
Елена Пашкова, генеральный директор Торгового дома HOTROCK:
— Компания Hotrock производит утеплитель для основного теплоизоляционного слоя системы штукатурных фасадов. Две главные характеристики, которыми стоит оперировать при выборе, — это, во-первых, коэффициент теплопроводности в режиме эксплуатации лямбда Б. Чем он ниже — тем теплее будет в доме. Второй важной характеристикой является показатель на отрыв слоев (предел прочности при растяжении перпендикулярно лицевым поверхностям). Он отвечает за то, какую нагрузку выдержит материал — это может быть клинкерная плитка или штукатурный слой. Необходимо также учесть, что для зданий, находящихся в зоне повышенных ветровых, влажностных и сейсмических нагрузок, этот показатель должен быть выше, а на частный дом до 2–3 этажей — наоборот.
