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.
Пятьдесят оттенков серого
Железобетонные изделия (ЖБИ) индустриального изготовления уверенно занимают лидирующие позиции по объемам использования в современном строительстве. Они применяются при любой технологии строительства, по всей высоте объекта – от подвала до чердака. В частности, в сегменте горизонтально-разделительных несущих конструкций большую нишу занимают железобетонные плиты перекрытия заводского производства.
Спектр выпускаемых железобетонных плит перекрытий разнообразен. Они различаются по весу, габаритам, назначению и форме.
Многообразие выбора
В зависимости от выдерживаемых нагрузок плиты могут использоваться в объектах промышленного (заводы, фабрики, складские комплексы) и гражданского (жилые дома, общественные здания) строительства.
При строительстве производственных площадок или инфраструктурных объектов ,где существует необходимость перекрытия больших пролётов, применяются плиты перекрытий толщиной 450 мм и выше. Для жилых помещений вполне достаточно перекрытий толщиной от 150 мм. При этом шаг несущих стен и опор определяется масштабом и назначением объекта.
При индивидуальном строительстве востребованы многопустотные плиты перекрытий, которые легко монтируются и относительно недороги по стоимости. В многоэтажном строительстве пустотные плиты возможно использовать при строительстве домов этажностью до 12 этажей.
Заводская продукция применяется и в том случае, если строительство объекта ведётся зимой, а техническая возможность прогрева бетона на стройплощадке отсутствует, или же если рядом со стройкой нет бетонного узла.
ЖБИ индустриального производства используются застройщиками ведущими строительство по любой технологии.
«Наша компания возводит жилые дома из кирпича, железобетонные перекрытия зачастую мы применяем при строительстве объектов социальной инфраструктуры, – продолжает тему директор по загородному строительству компании «Строительный трест» Аскер Хачемизов. – В частности, железобетонные балки перекрытия использовались нами при строительстве школы для 550 учеников в составе квартала NEWПИТЕР в Ломоносовском районе Ленинградской области».
Качественные характеристики
Поскольку плиты перекрытия берут на себя основную несущую функцию, качественным характеристикам продукции производители и потребители уделяют особое внимание.
Плиты перекрытия многопустотные выпускаются по ГОСТ 9561-91. Подобная технология изготовления обеспечивает отличные звукоизоляционные свойства, длительный срок службы и хорошие прочностные характеристики.
Также, по мнению экспертов, пустотные плиты выгодно отличаются высокими теплоизоляционными показателями. Они идеально гасят механические колебания, которые могут образоваться во время топота или ударов по поверхности.
При выборе ЖБИ необходимо обращать внимание на наличие у производителя высокой репутации, собственной производственной лаборатории и опыта производства.
Факторы рынка
Спрос на ЖБИ в целом определяется множеством факторов, такими как общий спрос на строительные материалы, законодательные изменения, сезонный фактор, общая экономическая ситуация в регионе.
Стоимость продукции также варьируется, поскольку она напрямую зависит от несущих способностей и габаритов изделия, а также непосредственно привязана к ценам расходных материалов, таких как нерудные материалы, цемент, металл. Соответственно, при их колебании изменяется и цена ЖБИ.
Кроме того, существенное влияние на стоимость оказывает кратковременно возникающий дефицит данной продукции на рынке региона.
Мнение: Андрей Ковешников, заместитель коммерческого директора АО «ПО «Баррикада»:
При строительстве зданий высотностью до 12 этажей применение сборных железобетонных перекрытий значительно сокращает сроки строительства за счет поддержания более высокого темпа монтажа, так как отсутствует временной интервал, требуемый для затвердевания бетона. Кроме того, плиты перекрытия индустриального производства проходят многоэтапный контроль качества – от контроля входящих материалов и до контроля готовой продукции. С экономической точки зрения, интересны пустотные плиты перекрытий, за счет меньшей бетоноемкости на 1 кв. м продаваемой площади. Полнотелые плиты перекрытий обеспечивают жесткость каркаса здания и отсутствие стыков в видимых зонах.
НОВОСТИ ПО ТЕМЕ:
Панельная перспектива. «СиБ-центр» выкупил в Металлострое 12 га под производство ЖБИ
Бактерии помогли российским ученым удвоить прочность бетона
Частный случай. Использование газобетона в малоэтажном строительстве
Природная прочность на службе благоустройства
С приходом весны возобновляются работы по благоустройству города. На карте появляются новые адреса, где отслуживший свой век асфальт заменяет тротуарная плитка – более эстетичная, прочная и удобная в эксплуатации.
В крупных городах лидирующие позиции у потребителей занимают фигурные элементы мощения (ФЭМ) из гранита.
Рынок ФЭМ
Стоит отметить, что рынок ФЭМ не подвластен влиянию кризиса. Наоборот, по данным нескольких независимых маркетинговых компаний, ежегодный его прирост составляет порядка 11%.
Работы по благоустройству проводятся в любое время – и достаточно широким кругом заказчиков. Среди активных потребителей продукции – не только государственные заказчики, такие как службы по благоустройству и жилищно-коммунальному хозяйству, но и владельцы садовых участков.
ФЭМ, кроме гранитных, представлены также прессованными плитками, керамогранитом и клинкером.
Поскольку транспортировка ФЭМ на дальние расстояния экономически невыгодна, то производства располагаются локально и обслуживают свой регион. При стабильном спросе Санкт-Петербург, со своими тремя десятками производителей, уверенно удерживает третье место в России по производству фигурных элементов мощения и обеспечивает запросы потребителей в полном объеме.
Задачи благоустройства
Благодаря активности петербуржцев, по их просьбам и предложениям, в этом году появилось много интересных проектов по благоустройству Санкт-Петербурга. Совсем скоро начнутся работы по благоустройству дворовых и общественных территорий, запланированные к реализации в 2019 году. В администрациях и муниципальных образованиях районов обсуждают проекты на 2020 год.
Среди них стоит выделить крупные проекты по мощению улиц, дворовых и придомовых территорий в городской черте и созданию садово-парковых пространств. Например, в 2019 году по заказу Администрации Петроградского района будут проводиться работы по созданию общественного пространства на участке набережной реки Карповки от улицы Чапаева до Первого медицинского университета (Петропавловской улицы) и благоустройству западной части Крестовского острова от станции метро «Новокрестовская» до д. 14, лит. А, по Южной дороге.
Жителям района предложили выбрать объекты для работ по благоустройству на следующем этапе в 2020 году. Итоги голосования будут учтены при корректировке проектной документации.
Прочность и эстетика
Для работ по мощению традиционно из линейки ФЭМ применяют мерную плиту и брусчатку, разной толщины и обработки. При этом выбор материала весьма разнообразен, от простой бетонной и клинкерной плитки до давно проверенных временем гранитных плит и брусчатки.
Никакой другой материал не может сравниться с гранитом по декоративным качествам, художественным характеристикам и долговечности, ведь все эти превосходные свойства даны ему от природы.
Гранитные фигурные элементы мощения прекрасно показывают себя в нашем климате, поскольку практически не впитывают влагу, устойчивы к химическим реагентам, не выделяя при этом никаких вредных испарений, успешно выдерживают нагрузки и могут применяться неоднократно.
«Любое бетонное изделие имеет срок эксплуатации, после которого оно подлежит замене. Гранит не требует частой замены и, более того, может быть вторично использован в этом же или ином проекте, что минимизирует дополнительные вложения, – комментирует руководитель отдела реализации гранитных изделий АО «Ленстройкомплектация» Валерия Адистанова. – При правильно подобранном размере и толщине гранита, а также правильном устройстве «подушки» можно добиться высокого качества мощения, которое простоит многие годы».
Доступная цена и удобная эксплуатация
Прочность гранитных ФЭМ и возможность их многолетнего использования и повторного применения окупают первоначальные затраты, поэтому мнение, что гранит дороже бетонных изделий, верно лишь отчасти.
«Технологии производства бетонных изделий развиваются и требуют затрат на закупку оборудования и качественные составляющие, без которых ни одно бетонное изделие не прослужит гарантийный срок. Необходимо периодическое проведение лабораторных исследований и подтверждение качества продукции соответствующими сертификатами, – продолжает эксперт. – Для создания некоторых фактур требуются натуральные компоненты (гранитная крошка и т. п.) или введение дополнительных операций по склейке, полированию, нанесению лака или краски на верхний слой будущего элемента мощения. Все это увеличивает стоимость конечного изделия. В то же время качество гранита достаточно стабильно для каждого месторождения».
В свою очередь, то, что гранитные изделия устойчивы к ультрафиолетовым лучам, за ними легко ухаживать (достаточно периодически поливать водой), делает ФЭМ из гранита очень удобными в эксплуатации.
«Гранитные изделия отличаются меньшей прихотливостью в использовании и поддержании хорошего внешнего вида, – подтверждает Валерия Адистанова. – Потребуется лишь правильно рассчитать нагрузку в зависимости от места применения и правильно уложить».
Плиты мощения, брусчатка, поребрики из гранита находят повсеместное применение в градостроительстве и обустройстве ландшафта. И во многих случаях цена ФЭМ из гранита не превышает стоимость самого дорогого бетонного аналога.
НОВОСТИ ПО ТЕМЕ:
Отечественный клинкер все более расширяет свою нишу на рынке
Все оттенки клинкера. Российский клинкер доказал, что он не хуже иностранных аналогов