Инфо Вместо металла в строительстве начнут использоваться новые материалы?

Сводная информация по прогнозу: 

17 января 2019 - Интересной новинкой являются современные композитные материалы из базальтопластика и стеклопластика. Так, композитная арматура может применяться при строительстве фундаментов зданий и сооружений, при армировании бетонных полов, емкостей, гидротехнических и береговых конструкций. Ее можно использовать для усиления фундаментов при надстройке этажей, при значительных деформациях и неравномерной осадке зданий. В отличие от металлической стеклопластиковая или базальтопластиковая арматура не подвержена коррозии, устойчива к воздействию кислых, щелочных и других агрессивных сред. Благодаря этому она обеспечивает более длительный период эксплуатации железобетонных конструкций. Проведенные по заказу одного из российских производителей ускоренные испытания композитной арматуры на долговечность показывают, что через 100 лет эксплуатации остаточная прочность сохранится на уровне 86% от первоначальной. Это означает, что можно будет в разы увеличить безремонтный срок эксплуатации. https://zamesbetona.ru/armirovanie/plastikovaja-armatura-pljusy-i-minusy.html

23 октября 2018 - Специалисты МИЦ «Композиты России» создали технологию изготовления базальтовых сеток, снижающую себестоимость их производства на 15–20%. Результатом должно стать вытеснение с рынка основного армирующего материала для строительства — металлических сеток, которые в разы уступают композитным аналогам по весу и долговечности. Главным преимуществом базальтовых армирующих решеток является то, что они в четыре раза легче своих стальных аналогов — это значительно снижает расходы на их транспортировку и трудозатраты в процессе строительства. В частности, сетку данного типа можно легко донести до места ее установки вручную, она легче режется под необходимый размер и проще укладывается. Стоит отметить и коррозионную устойчивость композитной арматуры, которая дает возможность использовать ее как для решения простых инженерных задач, так и в одной из самых ответственных областей строительства — при возведении внешних стен зданий. Однако при всех своих сильных сторонах базальтовые сетки в настоящее время занимают всего около 3% рынка армирующих материалов для строительства, что связано с их высокой стоимостью. Именно эту проблему удалось решить специалистам МИЦ «Композиты России». "Удешевления технологии нам удалось добиться в первую очередь благодаря максимально автоматизированным производственным линиям, оборудование для которых было собрано немецкой компанией Karl Mayer по российским чертежам, — отметил руководитель дивизиона «Композиты» МИЦ «Композиты России» Александр Калинников. — Кроме того, в процессе изготовления нами используются недорогие термопластические связующие, которые сравнительно просты в использовании. Всё это помогло снизить себестоимость конечной продукции на 15–20% без потери качества. Новая базальтовая сетка по цене соответствует обычной сетке из неоцинкованной стали". Испытания базальтовых материалов в настоящее время проводятся НИЦ «Строительство» — там они подвергаются различным воздействиям как сами по себе, так и в готовых конструкциях. По словам заместителя заведующей лабораторией коррозии и долговечности бетонных и железобетонных конструкций НИЦ «Строительство» Андрея Бучкина, основное положительное отличие базальтового материала от стали заключается в более высоком пределе прочности на разрыв, однако при этом композит обладает меньшим модулем упругости (он мягче), и с этим придется считаться, рассчитывая конструкции. Широкое производство инновационной базальтовой сетки будет открыто при поддержке правительства Москвы на новом заводе «Мосбазальт» весной 2019 года. Планируемый объем годового производства площадки — 8 млн кв. м в год, — сообщил директор МИЦ «Композиты России» Владимир Нелюб. По словам старшего научного сотрудника лаборатории отделочных работ НИИМосстрой Екатерины Федченко, базальтовые сетки действительно превосходят металлическую арматуру практически по всем эксплуатационным свойствам. Однако сейчас они изготавливаются малыми объемами и поэтому почти не известны потребителю, при этом для того чтобы применять какой-либо материал, нужно знать, что он собой представляет, уметь с ним работать, а также понимать, как он ведет себя при эксплуатации. На сегодняшний день все специалисты отрасли отлично владеют информацией по металлу, но практически ничего не знают про композиты на основе базальта. Думаю, что с увеличением масштабов производства ситуация изменится и застройщики будут активнее пользоваться преимуществами новой продукции, — считает Екатерина Федченко.   https://iz.ru/780091/aleksandr-bulanov/kompozitnye-setki-novye-materialy...

10 мая 2018 - Учёные из Королевского технологического института в Швеции разработали материал, эластичность и прочность которого превышают характеристики конструкций из стали и сплавов. За основу сверхпрочного состава, применение которому найдётся во многих областях промышленности, учёные взяли наноразмерные целлюлозные волокна. Переработка архитектуры натуральных материалов на наноразмерном уровне позволила учёным кардинальным образом изменить привычное строение нескольких типов веществ и произвести своеобразную химическую селекцию, результатом которой стало вещество, сочетающее в себе характеристики сразу нескольких материалов. Учёные заявляют, что переработанная наноцеллюлоза при смешивании с традиционными химическими составами может позволить создавать особо прочные композитные конструкции, применить которые можно будет практически везде — от велосипедов до авиации и автомобилестроения.  https://life.ru/t/наука/1115356/uchionyie_sdielali_bumaghu_prochnieie_stali

01 августа 2017 - Серьезные перспективы сулят материалам с добавлением нанотрубок. Например, деталь, сделанная из нанотрубок, будет в 250 раз легче равной по прочности стальной. При добавлении наноматериала силикон становится электропроводным. С нанотрубками вес шин уменьшается, при этом увеличивается износостойкость и сцепление на мокрой поверхности. Используя такие материалы в электрохимических источниках тока, можно значительно увеличить емкость аккумуляторов и в несколько раз — количество циклов заряда-разряда. 

8 января 2017 - Команда исследователей из Массачусетского технологического института разработала один из самых прочных и легких материалов современности, путем сжатия и сплавления хлопьев графена, двухмерной формы углерода. Новое вещество обладает губчатой структурой, которая при сравнительной плотности всего в 5% прочнее стали в 10 раз.​

Замена металлов стеклопластиком и углепластиком уже происходит, однако, в основном это происходит в высокотехнологичных отраслях промышленности, где составляющая цены материалов в цене конечной продукции не так важна, а более важны потребительские качества. В частности, в 2018 году потребление композитов аэрокосмической индустрией оценивается в 13%, автомобильной промышленностью – в 20%, производстве всевозможных баллонов – от аквалангистов до цистерн —  22%, а ветряной энергетике – более 10% от общего объема потребляемых материалов. Главные покупатели углепластика в России — авиация и космос. 

Ежегодный объем мирового производства композитов сегодня оценивается в 65 000 тонн углепластика и около 2 млн. тонн стеклопластика. Это не сопоставимо с объемами производства металлов. Причина - в цене: стоимость килограмма материала для высокотехнологичных отраслей доходит до 1300 евро за килограмм. 

Однако, очень большой потенциал кроется в менее сложных сегментах, где килограмм стоит существенно меньше, чем в авиации — порядка €50. В таких сегментах, как автомобилестроение и транспорт, жилищно-коммунальный сектор, транспорт и производство спортивного инвентаря, сохраняют большой потенциал роста. Однако, для сравнения, цена строительного металла - несколько сотен долларов за тонну, т.е. сталь дешевле как минимум в сто раз.

Тем не менее, ползучее наступление композитов продолжается. Самый простой сегмент — жилищно-коммунальное хозяйство. В большинстве стран мира строители давно используют стеклопластиковые трубы для мусоропроводов. Стеклопластик эластичен, может растягиваться, он обладает отличными антибактериальными свойствами, легче бетона. Пластиковые канализационные трубы приходят на смену чугунным: их проще ставить, проще менять, и реже можно это делать.

Уже сейчас очевидно, что со временем композиты будут вытеснять металлы, как например, это уже происходит в строительстве и судостроении (карбоновый корпус корабля практически  незаметен для радаров). Огромные ожидания связаны с ветроэнергетикой. Несколько крупных российских и иностранных компаний объявили о планах установки полей ветрогенерации. А лопасть современного ветряка почти в два раза длиннее крыла пассажирского самолета. Сегодня в России и мире проводятся эксперименты с созданием сложных конструкций. Вплетение (внедрение) в структуру конструкцию оптоволокна позволяет в режиме реального времени определять ресурс, например, крыла самолета – лазер улавливает микроповреждения конструкции, если она столкнется с птицей или получит повреждения от нерадивых техников на земле. Со временем комбинации будут сложнее. Так что поводов следить за новинками в отрасли и удивляться – впереди еще множество.