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.
Исследования доказали: потенциальный срок службы гидрошпонок ЕС 320-4 от ТЕХНОНИКОЛЬ составляет минимум 100 лет
Эксперты подвергли гидрошпонки ЕС 320-4, применяемые в ремонтопригодных системах подземной гидроизоляции, воздействию агрессивных химических сред. Высокие физико-механические свойства материала в ходе испытаний успешно подтвердились.
Эксперты ТЕХНОНИКОЛЬ совместно со специалистами АО «ЦНИИПромзданий» завершили очередной этап испытаний воздействия жидких химических сред на гидрошпонки ЕС 320-4 от ТЕХНОНИКОЛЬ. Этот материал применяется для зонирования (секционирования) гидроизоляционных ПВХ-мембран (например, LOGICBASE, ECOBASE) в ремонтопригодных системах и герметизации технологических швов бетонирования в монолитных железобетонных конструкциях, заглубленных в грунт частей зданий, подземных сооружений, а также транспортных, железнодорожных и гидротехнических тоннелей, эксплуатируемых во всех климатических районах.
Гидроизоляция подземной части зданий и сооружений, защищающая строения от воздействия грунтовых вод, непосредственно контактирует с агрессивными жидкими средами. Соответственно, гидрошпонки ЕС-320-4, являясь частью гидроизоляционных систем, должны сохранять высокие физико-механические свойства даже под таким деструктивным воздействием химических веществ. Для того, чтобы прояснить поведение материала в ходе длительного контакта с агрессивными жидкими средами, эксперты погрузили гидрошпонки в испытательные растворы: сернистую кислоту (концентрация 6%), серную кислоту (концентрация 0,5%), гидрокарбонат натрия (концентрация 3%), гидроксид натрия (концентрация 1%), а также в насыщенные растворы хлорида натрия и гидроксида кальция. «Вымачивание» образцов происходило в течение 16 недель.
Перечисленные химические вещества и реагенты были выбраны неслучайно, поскольку они встречаются практически во всех типах грунтовых вод, в том числе и зон промышленных предприятий. Таким образом, эксперимент был максимально приближен к реальным эксплуатационным условиям.
Опытным путем было установлено, что потенциальный срок службы гидрошпонок ТЕХНОНИКОЛЬ ЕС-320-4 составляет не менее 100 лет.
«Гидрошпонки применяются для гидроизоляции подземных частей сооружения в том числе на транспортных и стратегических объектах, например, на объектах атомной энергии, поэтому крайне важно, чтобы даже в сложных условиях эксплуатации они служили долгие годы, - прокомментировал Илья Гоглев, технический специалист направления «Инженерная гидроизоляция» подразделения «Полимерные мембраны и PIR» компании ТЕХНОНИКОЛЬ. – Подземные части конструкций крайне сложно ремонтировать. Длительный срок службы всех частей гидроизоляции позволит обеспечить надежность и долговечность конструкции в целом».
Пенополистирол: энергоэффективная защита
Применение пенополистирола в строительстве является одним из ключевых способов повышения энергоэффективности домов и комфортности проживания.
Пенополистирол (ППС) — один из наиболее распространенных материалов, используемых в строительстве. Он обладает отличными теплоизоляционными свойствами, что делает его идеальным материалом для создания теплозащитной оболочки здания.
В настоящее время ППС задействуется при строительстве так называемых «пассивных домов», их основной особенностью является низкое энергопотребление за счет применения пассивных механизмов энергосбережения. Данные механизмы включают в себя качественную теплоизоляцию и вентиляцию, особую конструкцию стен и фундамента, энергоэффективное остекление и т. д. Благодаря такому комплексному подходу энергоэффективность жилых объектов существенно повышается.
Самый первый в России «пассивный дом» был возведен в Москве в районе Южное Бутово в 2011 году. В его строительстве принимала участие ГК «Мосстрой-31», входящая в тройку крупнейших российских производителей пенополистирола. В настоящее время ППС компании задействуется и на других подобных объектах.
Представители ГК «Мосстрой-31» отмечают, что использование ППС упрощает процесс строительства и улучшает устойчивость здания к воздействию внешних факторов, таких как влага и тепловые изменения. Благодаря легкости материала усиление всей структуры здания не требуется, что сокращает стоимость и время строительства.
При возведении стен «пассивных домов», поясняют специалисты, используется несъемная опалубка из пенополистирола. Ее основными конструктивными элементами являются легкие пенополистирольные блоки. В их верней части имеются гребни, в нижней — аналогичные им по размеру и месту расположения пазы. Элементы плотно смыкаются между собой. Во внутренние полости блоков горизонтально и вертикально укладывают арматуру, а затем производят бетонирование. Коробка дома, созданная по данной технологии, отличается прочностью и короткими сроками строительства, что позволяет отнести объект к разряду быстровозводимых. И если хорошо утеплить кровлю и подвал, то строение будет являться единым тепловым контуром, что позволит значительно снизить расходы на отопление.
Применяемая теплоизоляция в «пассивном доме» должна обладать высокими теплотехническими характеристиками и без зазоров закрывать всю площадь наружных стен здания. Такими качествами и обладает пенополистирол. Он занимает одно из первых мест среди тепло- и звукоизоляционных материалов. ППС экологически чистый, нетоксичный, с низкой теплопроводностью и паропроницаемостью, удобный в применении. Эти качества он приобретает благодаря своей необычной структуре. Пенополистирол на 98% состоит из воздуха, а неподвижный воздух, как известно, является лучшим изолятором. Он не выделяет никаких опасных соединений, легко утилизируется, при сгорании выделает меньше токсичных веществ, чем натуральная древесина. Еще одно важное свойство материала: он не поражается микроорганизмами.
Во всем мире, подчеркивают в ГК «Мосстрой-31», большое внимание сейчас уделяется теплосбережению за счет использования новых строительных технологий. Одно из наиболее перспективных направлений — использование пенополистирола. Особо актуально применение данного энергоэффективного материала в России с ее климатическими условиями. Его можно использовать не только в строительстве «пассивных», но и обычных домов, а также задействовать в реконструкции и капитальном ремонте зданий с минимальными затратами. Россия — северная страна, а потому наши дома должны быть теплыми и комфортными для проживания.
