Inovatyvios statybinės medžiagos – išmanios ir stiprios

2021 m. balandžio 26 d.

„Structum“ redakcija.

portalas@structum.lt

Statybinių medžiagų naujovės yra nepaliaujama mūsų statybos pramonės realybė, kurioje vyrauja nenugalima technologijų pažanga ir žinios. Inovacijos ne visada yra naujų technologijų ar medžiagų kūrimas, bet ir tų, kurias jau turime, perdirbimas, plėtojimas ir eksperimentavimas su jomis. Architektūroje tai gali būti atliekų panaudojimas menišku būdu, pagrindinių statybinių medžiagų tobulesnis naudojimas, laikantis tvarumo taisyklės, arba jų naudojimas tiksliau ar išraiškingiau. Naujos technologijos ir medžiagos keičia statybų aikšteles ir gerina konkurencijos galimybes.

Formą įsimenantis plienas

Nauja išmanioji statybinė medžiaga vadinama formą įsimenančiu plienu (angl. shape memory steel). Ši medžiaga gali būti naudojama naujoms ir esamoms betoninėms konstrukcijoms sutvirtinti. Šiandien betoninių konstrukcijų plieno armatūra dažniausiai įtempiama hidrauliškai. Tam reikalinga jėga ir hidrauliniai kėlikliai. Du dešimtmečius dirbę mokslininkai sukūrė alternatyvą – naujoji medžiaga kaitinant įtempiama automatiškai. Formuojant geležies pagrindu pagamintus lydinius, jie kaitinami susitraukia ir negrįžtamai įtempia betono konstrukciją. Hidraulinio įtempimo išvengiama, nes plienas, kaitinamas naudojant elektros srovę ar infraraudonuosius spindulius, tolygiai susitraukia per visą ilgį ir perduoda įtempį betonui. Formą įsimenantis plienas galėtų būti naudojamas gaminant surenkamąsias betonines konstrukcijas ir detales, taip pat lenktas konstrukcijas. Mokslininkams pavyko sukurti išmanųjį metalą, kuris gali įsiminti ir atkurti kelias formas. Šie formą įsimenantys lydiniai tokioje pat temperatūroje yra vienodos formos, bet, ją padidinus arba sumažinus, gali keisti formą. Inovatyvios technologijos esmė – metalo lydinyje sukurtos specifinės kelių mikronų zonos, kurios reaguoja į skirtingą temperatūrą ir leidžia tolygiai keisti iš metalo pagaminto daikto formą.

Skaidrus aliuminis

Skaidrus aliuminis dabar yra realybė ir gali būti pritaikytas realiame pasaulyje. Tai permatomas metalas, pagamintas iš elementinio aliuminio junginių. Skaidrus aliuminis taip pat žinomas kaip aliuminio oksinitridas, tai permatoma polikristalinė keramika, pagaminta iš azoto, deguonies ir aliuminio. Jis yra optiškai skaidrus (≥ 80 %) elektromagnetinio spektro artimose ultravioletinėse, matomose ir vidutinės bangos infraraudonųjų spindulių zonose. Keturis kartus kietesnis už lydytą silicio dioksido stiklą, 85 % kietesnis nei safyras ir 15 % kietesnis nei magnio aliuminato špinelis. Medžiaga išlieka kieta iki 1 200 °C, atspari korozijai ir radiacijos bei oksidacijos pažeidimams. Be to, maždaug tris kartus kietesnė už to paties storio plieną. Kupolai, vamzdžiai, permatomi langai, strypai ir plokštės gali būti pagaminti iš šios medžiagos, naudojant įprastus keramikos miltelių apdorojimo metodus. Kai kurios permatomo aliuminio taikymo sritys yra šios: įvairios gynybos programos, langai, skaidrūs šarvai, langai ryšiams su lazeriu ir specialūs skirtingų formų infraraudonųjų spindulių kupolai, įskaitant pusrutulio ir hipersferos formos kupolus.

Aliuminio putplastis

Aliuminio putplastis yra medžiaga, turinti daug porų ar ertmių. Aliuminio putplasčio plokštės formuojamos įpurškiant oro į išlydytą aliuminį ir esant tam tikrai temperatūrai. Kai oro burbuliukai stabilizuojasi, susidaro putplasčio plokštės, kurios sukuria intriguojančius drumstumo, tekstūros, skaidrumo ir ryškumo modelius bei sluoksnius. Pagal gamybos procesą putplasčio plokštės gali būti suformuotos įvairaus tankio, formos ir matomumo. Tai kieta medžiaga. Metalinės putos naudojamos konstrukcijai standinti, nedidinant jos masės. Kaip ir kitos metalinės putos, aliuminio putplastis yra itin patvarus ir lengvas, nedegus, lengvai perdirbamas pakartotinai, atsparus karščiui ir korozijai, laidus elektrai ir šilumai. Dizaino požiūriu aliuminio putplastis gali sudaryti sudėtingas geometrines formas ir suteikia originalų vaizdą. Šios garsą sugeriančios plokštės sukuria įdomius modelius interjere ir atlieka svarbų vaidmenį kuriant atspalvius ir šešėlius. Fasade naudojamos aliuminio putos sukuria išskirtinį konstrukcijos identitetą, o putų formos medžiaga užtikrina kvėpavimo poras metalo fasadui.

Šviesą generuojantis cementas

Sukurtas cementas, kuris gali sugerti šviesos energiją ir ją skleisti aplinkos šviesai užgesus. Norint gaminti šio tipo betoną, titano milteliai ir sulfido milteliai sumaišomi su dervomis. Ši technika leidžia suskaidyti medžiagų kristalizacijos savybes ir prasiskverbti šviesai. Energiją taupančios medžiagos gali būti taikomos architektūroje ir tikimasi, kad jos bus naudojamos vonios kambariuose, baseinuose, pastatų fasadų ir kelių bei automobilių stovėjimo aikštelių statybai. Tai taip pat galėtų būti naudojama kelio ženklų gamybai dėl šviesą skleidžiančių savybių. Tyrėjas teigė, kad pritaikymas yra labai įvairus, o naudingiausia būtų eismo saugumo ir kelio ženklų srityse, energetikos sektoriuje, pavyzdžiui, naftos platformose, ir visur, kur reikia apšviesti ar pažymėti erdves, kuriose nėra galimybės naudotis elektra, nes tam nereikia elektros paskirstymo sistemos ir jos įkraunamos tik šviesa. Manoma, kad šviesą skleidžiančio cemento eksploatavimo laikas yra daugiau nei 100 metų, o jo sudedamąsias dalis galima lengvai perdirbti.

„Savaime užgyjantis“ betonas

Betonas yra populiariausia pasaulyje statybinė medžiaga, naudojama jau daugiau nei 2 tūkst. metų. Vienas betono trūkumas yra tas, kad, net būdamas labai stiprus, betonas galiausiai sutrūkinėja, o jei patenka vanduo, dėl plieno armatūros korozijos visa konstrukcija gali sugriūti. Bet mokslininkams pavyko sukurti „savaime užgyjantį“ betoną. Šis betonas ruošiamas taip pat kaip įprastas betonas, išskyrus tai, kad į mišinį dedama „gydomosios medžiagos“ – tai mažos bakterijos, kurios, susidūrusios su vandeniu, gamina kalkakmenį, o jis užpildo mikroplyšius ir pailgina betono eksploatavimo laiką. Tačiau „savaime užgyjantis“ betonas yra tik tyrimo etape. Jo taikymas pramonėje dar tebėra toli. Bakteriniai „savaime užgyjantys“ betonai yra skirti įtrūkimams taisyti ir vandens nepralaidumui. Ši naujoviška koncepcija parodė daug žadančius laboratorinių bandymų rezultatus.

3D grafenas

Dvimatė (2D) anglies atomų medžiaga, vadinama grafenu, yra stipresnė nei plienas ir ypač lanksti, jos atradėjams 2010 m. skirta Nobelio premija. Yra daug gerai žinomų anglies formų, panašių į grafitą, įskaitant grafeną. Neorganinės grafeno tipo 2D medžiagos vis labiau įgauna populiarumo pagreitį. Grafeno ir 2D medžiagų pritaikymo galimybės labai didelės. Jau išrasta už grafeną tvirtesnė naujos kartos 3D medžiaga. Paėmus smulkius grafeno dribsnius ir sulydžius į akytą struktūrą, gauta medžiaga yra tvirtesnė už grafeną. Anglis, atsižvelgiant į jos atomų išdėstymą, gali būti minkštas grafitas arba labai kietas deimantas. O anglies atomus išdėliojus ypač plonu sluoksniu, gaunamas tvirtas ir lengvas grafenas. Naujos struktūros 3D medžiaga, pagaminta iš 2D grafeno, yra apie dešimt kartų tvirtesnė už plieną, tačiau jos tankis sudaro vos dvidešimtąją dalį plieno tankio. Inžinieriai visame pasaulyje apsidžiaugtų tokia ypač lengva, bet kartu itin tvirta medžiaga. Didelio masto struktūriniai objektai, tokie kaip tiltai, galėtų būti statomi naudojant šią MIT mokslininkų sukurtą geometrinę struktūrą, kuri paverstų šiuos statinius tvirtesniais, palyginti su dabar naudojamomis formomis. Taip pat tokia geometrinė forma praverstų ir statybų sektoriuje, nes pastatams naudojamą betoną išliejus tokiu būdu, iš jo pagamintos struktūros būtų daug lengvesnės ir tvirtesnės.

Cigarečių filtrai plytose

Pasaulyje yra apie 1 mlrd. rūkalių. Ar įsivaizduojate, kiek cigarečių nuorūkų atliekų susidaro jiems surūkius tik po vieną cigaretę? Ant šaligatvių, aplink pastatus ir šiukšliadėžėse susikaupia didžiuliai kiekiai numestų cigarečių filtrų. Mokslininkai pasiūlė sprendimą – kaupti šias atliekas ir jas efektyviai naudoti plytų gamybai. Kaip siūloma, plytos medžiagoje turi būti naudojama apie 1 % filtrų, o tai lemtų tvaresnę, lengvesnę ir energiją taupančią statybinę medžiagą. Teigiama, kad tai būtų toks produktas, kuris tuo pačiu metu ir didina medžiagos izoliacines savybes, ir sprendžia ateities ekologijos problemas.

Tuščiavidurės molio plytos

Galima ir tradicines medžiagas naudoti naujoviškai, sprendžiant problemas ir padedant pastato naudotojams kontroliuoti į vidų patenkančią šilumą. Tuščiavidurės molio plytos yra puikus sprendimas. Neįprasta šios plytos forma padeda blokuoti saulės kaitrą ir leidžia pastatui kvėpuoti, per tuščiavidurę šerdį leidžiant cirkuliuoti orui. Ši konstrukcija prisideda prie pastato naudotojų šiluminio komforto ir padeda skleisti triukšmą iš pastato išorės. Puikus ir estetinis fasado vaizdas – tokios plytos gali būti naudojamos kuriant formas ir raštą ant išorinių sienų.

https://structum.lt/wp-content/uploads/2021/05/geberit_pbc_340x430_structum_lt.jpg

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *

Būk pirmas!