Прогрессивные материалы и конструкции

Камский институт инженерных и гуманитарных технологий 

Кафедра «Строительства и  архитектуры» 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат  

по  предмету: Научные  исследования и инновации

на  тему: Прогрессивные материалы и конструкции 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил:

Студент группы УЗТ-10

Кузнецов  А.Р.

Проверил:

Трофимов  С.Ю. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ИЖЕВСК 2010

Оглавление:

Введение           стр. 3

1. Стеклофибробетон         стр. 5

2. Жидкая теплоизоляция «Актерм»      стр. 7

3. «ЭКОРОС» - разработки на рынке

очистных  систем          стр. 9

4. RUSPANEL – разработки в мире

энергосберегающих материалов       стр. 12

Заключение          стр. 15

     Введение:

     Использование в строительной отрасли новых   материалов  имеет высокую социальную значимость и потенциал. В историческом аспекте именно разработка и внедрение новых  материалов  представляло собой основу инновационных процессов  в   строительстве . Кирпич, пришедший на смену глине, повысил прочность строений и позволил увеличить их этажность, железобетонные конструкции уменьшили затраты времени на  строительство , а применение пластиковых оконных блоков позволили более качественно изолировать обитателей домов от внешних факторов. Разработка и внедрение новых  материалов  дает постоянный толчок новым архитектурным решениям.

     Многие  натуральные материалы, такие как  глина, песок, деревья и камни, даже ветки и листья использовались для  строительства зданий. Помимо натуральных материалов, существуют еще и синтетические. Строительная отрасль потребляет больше природных ресурсов, чем любая другая отрасль.

     С развитием СМИ общественность осведомлена  о необходимости в охране окружающей среды. Нет другой отрасли, которая, с одной стороны, удовлетворяет потребности нынешнего поколения, с другой, подрывает ресурсы будущего поколения. Например, бетон на сегодняшний день является наиболее важным строительным материалом, он миллиардами тонн производятся каждый год во всем мире. Значительный прогресс и достижения были сделаны за последние годы в развитии строительных технологий, но он в какой-то степени остался незамеченным широкой общественностью.

     За  последние 25 лет был сделан огромный рывок вперед в развитии современных строительных материалов. На сегодняшний день современные строительные технологии могут создавать декоративные и эстетически приятные материалы, как натуральный камень, наделять их превосходными механическими свойствами и увеличивать срок службы. "Умные" материалы, определены как те материалы, которые могут изменять свои свойства в ответ на внешние условия. Все эти современные строительные материалы необходимы для эффективного обновления и поддержания нашей инфраструктуры и открывают захватывающие перспективы для будущего.

     Новые строительные технологии  в   строительстве  способны решать различные задачи. Повышение энергоэффективности жилых помещений, а так же производственных, снижение себестоимости  строительства  и расходов в ходе эксплуатации. Кроме того,  современные  строительные технологии могут стать основой для  строительства  «умных домов», существенно улучшающих качество жизни и общий комфорт для людей, живущих или работающих в этих строениях. Отсюда бесспорность социальной значимости подобных инновационных разработок.

     В данном реферате вашему вниманию будут  представлены своего рода «Ноу хау» российского  рынка строительных материалов и услуг, которые постепенно приобретают все более широкое применение.

      1. Стеклофибробетон

     Новый композиционный материал, полученный на основе цемента, мелкого наполнителя  и  дисперсноармированный щелочестойким стекловолокном – стеклофибробетоном. В настоящее время получил широкое распространение для изготовления сборных конструкций, применяемых в различных отраслях строительства и промышленности.

      Будучи композиционным материалом, стеклофибробетон одновременно сочетает в себе свойственный цементным растворам высокий предел прочности при сжатии и ударе, возрастающий в 10-12 раз (за счет стекловолокнистого армирования), и повышенную в 4-5 раз прочность на изгиб и растяжение. Кроме того, дисперсное армирование повышает не только прочностные свойства бетона, но, что особенно важно, улучшает эксплуатационные характеристики конструкций, например, устойчивость к динамическим, температурно-влажностным воздействиям, износу и т.  п., что позволяет получить существенный эффект при производстве и эксплуатации стеклофибробетонных конструкций.

     Технология  производства стеклофибробетонных  элементов и конструкций необычна и представляет собой напыление  под высоким давлением на формы  специально подготовленной цементно-песчаной смеси с одновременной подачей  в эту смесь стекловолоконной фибры.

     Существует  еще ряд технологических приемов, включающий и специальный регламент  ухода за смесью, и широкую гамму  химических добавок, как отечественных, так и импортных, а также особые приемы работы с конструкциями сложных  очертаний.

      Все это позволяет  производить армированный бетон  толщиной 10-20 мм, что способствует значительному снижению веса бетонных элементов.  
Стеклофибробетоны по своему назначению разделяются на конструкционные, гидроизоляционные, декоративные и специальные. Исходя из этого, им придаются соответствующие свойства за счет комбинации коротковолокнистых и длинноволокнистых элементов стекловолокнистой арматуры и технологии изготовления.

     Стеклофибробетон  имеет исключительно высокие  технологические свойства при формировании изделий практически любой необходимой формы, обладает высокими показателями прочности при изгибе, большой ударной прочностью, упругостью, трещиностойкостью, водонепроницаемостью, а в необходимых случаях и декоративной поверхностью. Конструкции из него по-бетонному прочны и не по-бетонному легки (в отличие от литого бетона и натурального камня).  
Этот материал предоставляет архитектору дополнительное средство воплощения его замысла.

     Конструкции из этого материала играют важную роль при проектировании городских зон отдыха с эстетической стороны объектов строительства и малых архитектурных форм. Он может использоваться для обустройства живописных декоративных водоемов, фонтанов, скамеек, цветочниц, балюстрады, киосков, а также еще многого другого.

     2. Жидкая теплоизоляция «Актерм»

     Поставленная  законом об энергосбережении задача повышения энергоэффективности  зданий и сооружений требует активного  внедрения в практику новых инновационных  решений. Об одном из них и рассказывается в предлагаемом материале.

     В настоящее время существует большая  потребность в новых, инновационных  решениях, ориентированных, в первую очередь, на массовое использование  в том числе непосредственно  собственниками и представителями  малого бизнеса, где наличие специализированного дорогостоящего оборудования нередко является нецелесообразным в первую очередь по экономическим причинам. Одним из перспективных решений в этом случае является использование специализированных покрытий — известных как нанокраски и энергосберегающие покрытия, о которых мы хотим рассказать на примере покрытия АКТЕРМ.

     В исходном состоянии покрытие представляет собой густую текучую композицию из синтетического каучука и акриловых  полимеров, в которой находятся  вакуумированные (заполненные разреженным  воздухом) керамические и силиконовые микросферы. Важно отметить, что в качестве растворителя используется обычная вода, поэтому при нанесении покрытия не требуется специальных мер безопасности, что особенно важно при работе в закрытых помещениях.

     После нанесения на защищаемую поверхность, в процессе испарения воды и последующей полимеризации покрытия, вокруг силиконовых микросфер формируются коконы из вакуумированных микросфер. Структурированные таким образом силиконовые и вакуумированные керамические микросферы создают эластичный силовой каркас покрытия, обладающий высоким термическим сопротивлением. Полимер же, опираясь на этот эластичный каркас, образует продольно слоистую структуру в виде пленок, разделенных воздушными тончайшими зазорами. В результате формируется эластичное, не пропускающее капельную влагу многослойное лабиринтное теплоотражающее покрытие, блокирующее все механизмы теплопередачи. При этом важно, что форма данного покрытия повторяет форму той поверхности, на которую она наносится, что, вместе с высокими адгезионными свойствами формирующей композиции, предотвращает появление зазоров между защищаемой поверхностью и покрытием, которые могут заполняться влагой за счет капиллярной конденсации, приводя тем самым к коррозии и разрушению основы.

     Еще одной отличительной особенностью этого покрытия является то, что борьба с коррозией выполняется теперь совершенно по нетрадиционной схеме:  
• Во-первых, прежде всего, путем минимизации конденсатообразования на поверхности защищаемого объекта.

• И  только, во-вторых, выстраивания непроницаемого для конденсированной влаги барьера к его поверхности.

     Данное  покрытие практически исключает  конденсатообразование на трубах холодной воды, а значит, снижает возможность  образования и развития коррозии, что продлевает срок службы металла. Стало возможным изолировать все трубопроводы и запорную арматуру. Позволяет в считанные минуты определить место повреждения трубы. Вся поверхность на виду. Любая капля просочившегося топлива, воды или струйка пара сразу видны. Толщина покрытия ~1…4,5 мм в зависимости от температуры трубы (вода, пар). В помещениях стало светло и уютно, установилась комфортная температура и влажность. Резко снизились энергорасходы на вентиляцию. Появились дополнительные площади. Существенно облегчился ремонт оборудования и трубопроводов. Расширившиеся профилактические возможности свели практически к нулю аварийность.

     3. «ЭКОРОС» - разработки на рынке очистных систем

     Взаимодействие  человека и природы в последнее  время приобретает все более  и более негативный оттенок. В основном это связывают с загрязнением окружающей среды и неизбежным нарушением экологического баланса в местах с наиболее плотной заселенностью.

     Можно выделить влияние на экологию многих факторов, таких как вырубка лесов, истощение природных ресурсов, выбросы от заводов и так далее. Этот список можно продолжать, но важно выделить два основных типа влияния человека на окружающую среду. Первый тип воздействия, такой как вырубка лесов или выбросы с заводов, присущий определенным областям и регионам, этот тип воздействия возможно либо минимизировать, либо компенсировать, либо просто устранить. Но есть второй, более опасный тип воздействия, который «сопровождает» человека везде, где хоть немного возрастает плотность населения, этот тип невозможно минимизировать, невозможно прекратить, невозможно хоть как-то повлиять на его состав. Наиболее яркими примерами второго типа служат канализационные и бытовые отходы.

      Принцип использования природных  технологий в угоду человеку не нов, и достаточно часто используется человечеством. Примером таких технологий может послужить использование солнечной энергии, посадка лесополос с целью локального изменения климата, и так далее. В случае очистки сточных вод, мы можем использовать, наверное, самый неисчерпаемый ресурс на планете - микроорганизмы. Естественный порядок вещей подразумевает наличие некоторой постоянно действующей цепочки, которая работает непрерывно и сбалансированно в течение миллионов лет. Но данная схема работает безупречно только в условиях низкой заселенности, потому что удельное количество микроорганизмов в окружающей среде в естественных условиях неизменно, а количество загрязнений возрастает. На удельное количество микроорганизмов в окружающей среде оказывает влияние множество факторов, наиболее очевидные из них - температура, влажность и наличие достаточного количества кислорода.

     Для более подробного рассмотрения механизма  переработки органических отходов  необходимо дать пояснения о жизнедеятельности  микроорганизмов. Очень важным фактором является то, что бактерии не имеют пищеварительной системы, поэтому существовать и размножаться могут только при наличии достаточного количества влаги, в которую они и выделяют ферменты для преобразования питательной среды. Таким образом, видно, что бактерии могут нормально существовать и активно развиваться только в воде. Но тут природа ставит естественный барьер, препятствующий бесконтрольному размножению бактерий, это количество кислорода в воде, необходимого им для дыхания. До некоторого момента бактерии продолжают наращивать свою популяцию и успешно справляются с увеличивающимся количеством загрязнений, а затем, при достижении некоторого порогового значения, увеличения удельного количества микроорганизмов не происходит. То есть, убрав или каким-то образом модифицировав ограничивающий фактор (факторы), мы можем повысить интенсивность и суммарную продуктивность системы, не изменяя принципов ее работы. Таким образом, мы можем достичь достаточной производительности системы очистки, без внесения каких-либо реагентов и технологий, кроме естественных. Этот подход вместе с тем решает и следующую проблему: результатом процесса очистки вновь становится естественный природный компонент, утилизация которого также не вызывает сложности. Совокупность процессов очистки сточной воды с помощью естественных экологически чистых компонентов получила название «биологическая очистка сточных вод».

     На  практике реализация данного метода очистки была довольно сложна. Сложным  являлось буквально все, начиная  от методов обогащения воды кислородом и заканчивая материалом корпуса и технологической «начинки» очистной системы. Остановимся подробно на некоторых задачах, которые приходилось решать технологам при проектировании очистных систем.

     На  текущем этапе развития науки  и техники появилась возможность качественного решения данных задач с привлечением новейших технологий. Примером может послужить применение полимеров при изготовлении корпуса. Применение полипропилена для создания корпуса позволило продлить срок службы станций очистки сточных вод в 40-50 раз по сравнению с металлическими, и в 20-30 раз по сравнению с железобетонными. Отметим то, что полипропилен является наиболее коррозионно-стойким материалом, из всех искусственно созданных человеком.

     Основным  ресурсоемким процессом который, собственно, и составляет основную часть затрат на эксплуатацию системы, является насыщение воды кислородом и перекачка загрязненной воды между технологическими полостями. При решении этой задачи был применен уникальный метод перекачки воды посредством эрлифтов. Принцип работы эрлифта состоит в следующем. Если в нижнюю часть трубы, опущенной в воду, вводить воздух под достаточным давлением, то образовавшаяся в трубе воздушная эмульсия (смесь воды и пузырьков воздуха) будет подниматься благодаря разности удельных масс эмульсии в трубе и воды в скважине. Данный метод позволил избежать добавления механических узлов, которые неизбежно подвержены выходу из строя и существенно снижают надежность системы.

     4. RUSPANEL – разработки в мире энергосберегающих материалов

     На  прошедшем в Москве форуме «Центра внедрений технологий в малоэтажное строительство и ЖКХ» технология RUSPANEL была признана лидером энергосберегающих материалов.

     Многофункциональность применения, отличные изоляционные характеристики и надежные эксплуатационные качества были отмечены специалистами Центра внедрения технологий. RUSPANEL отлично исправляет ошибки применения прежних материалов.

     Материал  включил в себя основные требования, применяемые к строительным материалам:

–    регулируемые теплоизоляционные и 100% гидроизоляционные свойства;  
–    легкий вес;

–    отличные конструктивные характеристики;

–    лучший материал для создания основания высокого качества, готового под любое финишное покрытие;

–    напольный или любой другой отделочный материал;

–    очень надежен в эксплуатации, создающий изделия и конструкции любых форм и конфигураций;

–    пригоден для наружного применения от –50 до +75°С;

–    быстрый и технологичный монтаж

     Применение  нового материала возможно по достаточно большому спектру работ:

–    утепление пола (бетон, дерево, каркас);

–    утепление стен изнутри,

–    утепление кровли, фасада, цоколя, подвалов;

–    откосы наружные и внутренние.

     Помимо  свойств изоляции панель создает  ровное основание под любой отделочный, напольный, фасадный материал. Пригодны для использования на любой поверхности и каркасных конструкциях.

     RUSPANEL применяются для создания перегородок  без каркаса вместо гипсокартона  с отличными изоляционными свойствами.

     Панели  могут использоваться для выравнивания поверхностей вместо оштукатуривания, устройства бетонных стяжек. Они также незаменимы для тепло-, гидро-, шумоизоляции поверхности с регулируемыми изоляционными свойствами. За счет наружного стекловолоконного слоя RUSPANEL выдерживают большие нагрузки на излом, они также не имеют линейного расширения, что предотвращает от деформации отделочные материалы. Слой полимерцементного состава улучшает механические и конструктивные свойства панели, он также необходим для адгезии с последующими финишными материалами отделки.

     Материал готов к применению при любых температурных условиях для финишной шпаклевки, грунта, наносимых фасадных покрытий, кафеля, мрамора, паркета, ламината, обоев, покраски.  
RUSPANEL – при толщине 20 мм – материал по теплоизолирующим характеристикам может сравниться с кладкой в 1,5 кирпича.  
Панели толщиной 20-30 мм также можно применять для выравнивания любых поверхностей, в том числе пола с одновременным поднятием его уровня, гидро- и теплоизоляции. Работы по устройству теплых полов не требуют формирования стяжки — кабель укладывается на плиту.

     Сфера применения панелей 50-80 мм — утепление, перегородки, стены, конструкции. Для  основного утепляющего слоя лучше  всего подходит панели от 50 мм. Сохранение фасадного отделочного материала  от растрескивания, неизменные теплоизоляционные свойства  при любой влажности, выдерживает несколько тысяч циклов замораживания и оттаивания.

     Использование такой панели также возможно при: утеплении и отделке фасадов, особенно при санации и реставрации сооружений и участии в программах ЖКХ, оформлении ландшафтного дизайна, создании гидроизоляционного основания при строительстве аквапарков, бассейнов и турецких бань. Владельцы деревянных домов и специалисты по деревянному домостроению могут решить с помощью RUSPANEL вопрос создания надежного основания под любой отделочный материал и «городских» условий для ванной комнаты.

      Заключение:

     На  мой взгляд, за последние годы мировоззрение  россиян изменилось в лучшую сторону. Люди начали понимать, что выгоднее приобрести дорогую, но качественную вещь. Например, деревянное окно, изготовленное по современной технологии, стоит немногим дороже пластикового, зато обладает рядом существенных преимуществ. Ведь дерево - экологически чистый и долговечный материал.

     Человеку  свойственно стремление ко всему  новому и более совершенному. В  советское время мы жили в условиях дефицита строительных материалов, и  нашим производителям некогда было ломать голову, разрабатывая новые  технологии - пределом мечтаний была чешская плитка и эстонский облицовочный кирпич. С перестройкой на российский рынок хлынули товары и современные технологии со всего мира и на данный момент мы имеем бесконечный спектр товаров, способный существенно оптимизировать и улучшить жизнь вокруг нас.