Умный бетон пропускающий воду

10 удивительных строительных технологий, которые могут изменить мир

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

1. Бамбуковые города

Большинство людей на Западе считают бамбук декоративным материалом. Но это на самом деле строительный ресурс с невероятным потенциалом. Бамбук растет очень быстро, он крепче, чем сталь, и более устойчив, нежели цемент. Именно по этой причине архитектурная студия Penda из Пекина, Китай хочет использовать бамбук в качестве основного ресурса для постройки городов.

Подобный город был бы устойчивым, экологически чистым и недорогим в производстве. Инженеры Penda считают, что они смогут построить город из бамбука, в котором сможет разместиться 200 000 человек к 2023 году. Кроме всего прочего, здания в этом городе при необходимости можно будет очень легко разбирать, поскольку созданы они будут из стеблей бамбука и веревок. Затем этот материал можно использовать повторно.

2. Алмазные нанонити

Как известно, алмаз — очень прочный минерал. Именно из-за прочности он мог бы стать великолепным строительным материалом. В Penn State University исследователи создали инновационные алмазные нанонити, которые в 20 000 раз тоньше человеческого волоса, но при этом считаются самым прочным материалом на Земле. Помимо своей тонкости и прочности, такие нити также невероятно легкие. Нанонити пока не могут быть использованы в повседневном строительстве, но их можно применить в амбициозных проектах, таких как кабели для космического лифта.

3. Изоляция из аэрогеля

Аэрогель — далеко не новый материал. На самом деле, его придумали еще в 1920, а в 1932 году аэрогель был создан путем удаления жидкости из геля и замены ее газом. Благодаря этому вещество стало сверхлегким, поскольку в нем по сути было 90 процентов воздуха. Аэрогель начали использовать для изоляции трубопроводов в промышленных зонах, его применяли даже на марсоходах. Сейчас Aspen Aerogels хочет использовать технологию аэрогеля для изоляции в обычных домашних условиях. Компания создала специальные «изоляционные одеяла» под названием Spaceloft, которые очень легкие и имеют изоляционные свойства в два-четыре раза лучше, чем обычное стекловолокно или пена. При этом изоляция из аэрогеля Spaceloft огнестойкая. Проблема пока заключается в том, что аэрогель гораздо дороже, чем традиционные виды изоляции, хотя в долгосрочной перспективе он позволит сэкономить деньги на счетах за электроэнергию.

4. Дорожный принтер

Чтобы проложить дорогу, всегда требуется немало времени. В среднем, работник может проложить около 100 квадратных метров дорожного полотна за день. Сократить этот процесс могут помочь дорожные принтеры, такие как Tiger Stone, который может «печатать» 300 квадратных метров дороги за день. Также существует RoadPrinter, которые может делать и более того — около 500 квадратных метров дороги за день.

От одного до трех операторов загружают кирпичи в машину, затем укладчик собирает эти кирпичи в «ковер», который укладывается на землю. Затем машина наезжает на них катком, окончательно утрамбовывая. Дорожные принтеры оснащены электрическим приводом и в них очень мало движущихся частей, что делает их очень легкими в эксплуатации. Кроме того, они издают очень мало шума, по сравнению с обычными асфальтоукладчиками.

5. Бескабельные лифты, которые могут ездить в разных направлениях

В огромных зданиях существует проблема того, как быстро добраться до нужного места. Ведь мало того, что нужно доехать до нужного этажа на лифте, от лифта еще нужно добраться до нужного кабинета или квартиры. Немецкий производитель лифтов ThyssenKrupp надеется исправить эту проблему. Вместо передвижения с помощью кабелей, их лифты будут использовать технологию магнитной левитации.

Это также позволит подобным лифтам передвигаться не только по вертикали, но и по горизонтали. И магнитные подъемники будут использовать гораздо меньше энергии, т.е. они будут более безопасными для окружающей среды. Первый тест подобного лифта намечен на 2016 год.

6. Солнечная краска

Одними из самых больших проблем солнечных панелей является то, что они большие, неуклюжие и недостаточно мощные. Несколько исследователей сумели сделать солнечные батареи настолько маленькие и гибкие, что их можно рисовать на поверхности. На самом деле, команда исследователей из Университета Альберты создала спрей с наночастицами цинка и фосфора.

Если покрыть подобной солнечной краской крышу дома, то можно полностью обеспечить полностью потребность дома в электроэнергии и тем самым уменьшить зависимость от ископаемого топлива. Кроме того, солнечная краска намного дешевле в производстве, чем традиционные солнечные батареи.

7. Вертикальные Города

Согласно прогнозам Организации Объединенных Наций, на Земле к 2050 году будет жить более 9,6 млрд людей, это на 2,3 млрд больше, чем сегодня. Кроме того, предполагается, что 75 процентов населения мира будет жить в городах, что усугубляет проблемы с отсутствием места в современных городах. Одним из способов преодоления этой проблемы является создание вертикальных городов. Уже существует несколько подобных проектов, которые планируется построить в Сахаре, Объединенных Арабских Эмиратах и Китае.

Вертикальные города будут представлять собой гигантские здания, в которых будут существовать как квартиры, так и рабочие офисы и магазины. Например, итальянская фирма Luca Curci Architects собирается построить здание в ОАЭ, в котором будет 189 уровней. В доме разместятся 25 000 человек, а также будут размещены магазины и целые предприятия. Такие мегаструктуры будет самоокупаемыми и зелеными. Снаружи существенная часть поверхности вертикальных городов будет покрыта солнечными панелями, а также дома будут использовать геотермальную энергию и использовать дождевую воду.

8. Умный бетон

При сильных дождях в городе зачастую ливнестоки не справляются со своими обязанностями. Для уменьшения проблемы затоплений британская компания Tarmac создала специальный асфальтобетон под названием Topmix Permeable. Этот бетон частично пропускает через себя воду, позволяя ей впитываться в почву Topmix может пропускать 3300 литров воды в минуту.

В составе этого бетона предусмотрен не песок, как в большинстве других видов бетона, а кусочки гранитного щебня. Проблема сверхпроницаемого бетона в том, что его можно использовать только в тех областях, где средняя температура не слишком низкая. Холодная погода приводит к тому, что бетон расширяется и трескается.

9. Умные кирпичи

Даже по внешнему виду смарт-кирпичей, разработанных Kite Bricks, можно заметить, что на их создание изобретателей вдохновил Lego. Эти строительные блоки имеют выступы на вершине и соединяются друг с другом точно так же, как и обычные кирпичики Lego. Вместо того чтобы использовать цемент, кирпичи скрепляются двусторонней клейкой лентой. Внутри эти кирпичи пустотелые, что позволяет заполнить их изоляционным материалом или провести проводку. Смарт-кирпичи помогут добиться лучшего контроля тепловой энергии, большей универсальности в строительстве и снизить затраты на строительство примерно на 50 процентов.

10. Строительство при помощи роя роботов

Разрабатывая инновационные методы в строительстве, гарвардские исследователи черпали вдохновение в природе, в частности — в термитах. Как известно, термиты возводят очень большие структуры, просто принося все новые и новые кусочки глины и закрепляя их поверх старых. Проект TERMES Project использует ту же самую идею при строительстве зданий, а роль термитов в нем играют маленькие роботы.

Эти простые, недорогие дроны строят здания по запрограммированному заранее дизайну, просто укладывая следующий блок в следующем доступном для него пространстве до тех пор, пока структура не будет завершена. Рои дронов были бы незаменимы для строительства в опасных для людей местах, таких, как космос и подводные просторы.

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Источник

Стройка будущего. Новые виды бетона умеют пить воду и пропускают свет

Специалисты из Канады разработали инновационную технологию изготовления бетона с помощью связывания диоксида углерода. Новая технология позволяет добиться тройного эффекта: бетон будет дешевле, прочнее и безопаснее для экологии. Сейчас технологию используют для строительства офисного центра в Атланте: в итоге здание площадью более 100 000 кв. м сможет абсорбировать столько же углекислого газа, сколько усвоят за год 800 гектаров леса.

Впрочем, другие ученые предлагают высаживать растения прямо на бетоне. Для этого понадобится специальный, «зеленый», вид материала. В его составе привычный портландцемент заменили на фосфат магния. В результате бетон стал пригоден для жизни микроорганизмов. Конечно, огород в такой «почве» не вырастить, а вот мох — вполне. Такой бетон можно использовать для облицовки домов и других архитектурных сооружений.

Бетон считается самым надежным строительным материалом. Его начали использовать в 6-м тысячелетии до н. э. Пол одной из хижин поселения каменного века был залит бетоном толщиной 25 см. Заполнителем был речной гравий, в качестве вяжущего материала использовалась красная глина. Тот факт, что археологи нашли эту конструкцию в целости, говорит о прочности бетона.

С развитием технологий бетон стал еще более неубиваемым: ему не страшен ни снег, ни дождь. В состав можно добавить воздухововлекающие добавки, которые придают бетону высокую морозостойкость.

Для строительства пешеходных дорог и парковок был создан новый бетон с пористой структурой. Материал, получивший название «пьющий бетон», способен всего за минуту впитать порядка 4000 литров жидкости. Попадая на такую «губку», вода очень быстро оказывается под дорожным покрытием. Дальше, в зависимости от типа основания, вода сливается напрямую в грунт или по специальным трубам уходит в канализацию.

Для мостов и инженерных конструкций, которым приходится выдерживать многотонные нагрузки, разработана технология преднапряженного бетона. Его особенность — умение выдерживать растягивающее напряжение. При изготовлении данного бетона прокладывают натянутые стальные канаты, которые сжимают бетон и придают ему высокую прочность при растяжении. Арматура натягивается при помощи специального устройства, затем укладывают смесь. После того как смесь наберет начальную прочность, сила натяжения арматурного каркаса передается бетону, который оказывается сжатым. Данные манипуляции позволяют уменьшить или вовсе устранить напряжение от изгибающей нагрузки на конструкцию.

Еще один необычный вид бетона — литракон. Это прозрачный бетон, впрочем, правильнее его называть светопропускающим. Сквозь стену из литракона можно рассмотреть только контуры предметов. Блок из такого бетона пронизан множеством фиброоптических волокон, при этом оптоволокно составляет лишь 4% всего объема бетонной смеси. Это позволяет в полной мере сохранить классические свойства бетона, но при этом придать ему такой необычный вид.

Минус литракона — высокая стоимость. Но инженеров из Китая это не остановило. Сейчас там идет строительство дорог со встроенными солнечными панелями. Стройка развернулась на участке в 1,9 км скоростной автомагистрали Цзинаня. При возведении использовался прозрачный бетон, под которым расположен слой солнечных панелей. С их помощью можно будет подзаряжать электрокары.

Как видите, область применения бетона и его возможности широки и разнообразны. Но все-таки одной из самых перспективных сфер применения остаются дороги.

Срок эксплуатации цементобетонного дорожного покрытия составляет от 30 до 50 лет. Износостойкость гарантирует не только состав материала, но и продуманная технология укладки. В основание дороги кладётся щебень, скрепленный цементом. На него укладывается геотекстильное полотно: оно позволяет равномерно распределить приходящуюся нагрузку, исключая деформации и разрушения. На это место укладывается слой из бетонной смеси толщиной примерно 30 см. По итогам жизненного цикла, бетонная дорога обойдется на 30–40% дешевле асфальтовой за счет снижения эксплуатационных расходов и почти 6-кратного увеличения срока безремонтного использования.

Считается, что, с точки зрения устойчивости и сцепления, цементобетон — более стабильный материал, поскольку сцепление с колесами не снижается со временем. Именно поэтому бетон выбирают для изготовления взлетно-посадочных полос. Тормозной путь на бетонных дорогах короче, а освещенность за счет светоотражающего эффекта выше почти на треть.

В нашей стране дороги преимущественно сделаны из асфальта. Часто на поверхности можно встретить трещины и повреждения. Их тоже можно починить с помощью бетона — для этого используется технология холодного ресайклинга. Асфальтовое дорожное покрытие измельчают, а полученный материал скрепляют при помощи специальной цементной смеси с добавлением гидравлических вяжущих. Применение такой смеси позволяет сделать хорошее бетонное основание, на которое укладывается асфальтобетон или цементобетон. В результате дорога гарантированно прослужит еще 25 лет.

Сейчас перед дорожными компаниями и чиновниками стоит непростая задача: для начала строительства дорог из бетона нужна нормативно-техническая база, а также проведение необходимых лабораторных испытаний с учетом климатических особенностей каждого региона страны. Но этого пока что в России нет.

Источник

10 невероятных строительных технологий, которые могут изменить мир

Последствия пребывания людей на Земле усугубляются с каждым днем. Наше потребление энергии растет и становится только хуже. Население также растет, что создает серьезную нехватку пространства, воды и еды. Наконец, стремительно меняется окружающая среда, и природа оказывает серьезное влияние на города по всему миру. Для решения ряда таких проблем необходимы инновационные изменения в сфере старых строительных технологий, которые сделают будущее красивым, чистым и, самое главное, пригодным для жизни.

Бамбуковые города

Большинство современных людей считают бамбук декоративным материалом. Но на самом деле это невероятный строительный ресурс. Бамбук растет быстро, он прочнее стали и устойчивее цемента. Поэтому Penda, архитектурная студия в Пекине, Китай, хочет использовать бамбук в качестве основного ресурса для строительства целого города.

Этот город будет устойчивым, экологически чистым и недорогим. Здания будут строить, связывая бамбуковые пучки вместе, перевязывая их веревкой. Используя такую технику, Penda думает, что сможет построить город, который вместит 200 000 человек к 2023 году.

Как только общая структура будет завершена, можно будет с легкостью добавлять горизонтальные и вертикальные блоки. Кроме того, комнату или даже целое здание из бамбука можно будет разобрать без особых усилий, а бамбуковые прутья всегда можно использовать повторно.

Алмазные нанонити

Насколько нам известно, алмазы — самый прочный минерал, который встречается в природе на Земле. Это делает алмазы прекрасным строительным материалом при должном подходе.

Ученые Пенсильванского университета создали инновационные алмазные нанонити, которые в 20 000 раз тоньше человеческого волоса. При этом алмазные нанонити считаются самым прочным материалом на Земле (и, возможно, в целой Вселенной). Помимо тонкости и прочности, они также невероятно легкие.

Исследователи смогли создать эти нити ультратонких алмазов, применяя чередующиеся циклы давления к изолированным молекулам бензона в жидком состоянии. В результате этого рождались кольца атомов углерода, которые были упорядочены в цепи.

Такие нанонити, возможно, вряд ли будут использовать в повседневном строительстве, но в амбициозные проектах, например, при создании троса космического лифта, вполне.

Аэрогелевая изоляция

Аэрогель — не новый материал. Его обнаружили еще в 1920-х годах. Он создается в процессе удаления жидкости из геля и замещения жидкости газом. В процессе этого, вещество становится сверхлегким, поскольку на 90% состоит из воздуха. Для изоляции оно подходит идеально. Аэрогель использовали для изоляции трубопровода в промышленных зонах и даже на марсоходе.

Aspen Aerogels хочет использовать аэрогели для домашней изоляции. Компания создала продукт под названием одеяла Spaceloft, с которыми довольно просто работать из-за их веса и тонкости. Несмотря на свою легкость, эти одеяла в два-четыре раза превосходят по изоляционным свойствам традиционные изоляции из стекловолокна или пены.

Одеяла Spaceloft также позволяют парам воды проходить через них, а также являются огнестойкими, как ни странно. Хотя дома, обернутые аэрогелем, не будут такими же огнестойкими, как дома в «451 градус по Фаренгейту», этот тип изоляции должен уменьшить количество домашних пожаров.

Проблема в том, что аэрогель намного дороже традиционной изоляции, хотя и сэкономит деньги на счетах за энергию на длинной дистанции. Кроме того, не все дома можно с легкостью модернизировать этим материалом. Такие одеяла лучше всего подойдут для старых домов, либо новых, которые будут специально устроены для изолирования аэрогелем.

Дорожный принтер

Прокладка дороги занимает много времени. В среднем один работник может проложить 100 квадратных метров в день, используя традиционные методы. Дорожные принтеры вроде Tiger Stone могут сократить этот процесс, «распечатывая» до 300 квадратных метров булыжной мостовой в день.

Другой RoadPrinter RPS может укладывать до 500 квадратных метров в день. От одного до трех операторов кормят кирпичами машину. Затем толкатель сортирует кирпичи в узор, словно ковер. В этот момент гравитация берет свое и машина укладывает кирпичную дорогу. Затем похожий на каток валик придавливает кирпичи к месту.

Эти принтеры работают на электричестве и не содержат множества движущихся частей, что делает их простыми в использовании и обслуживании. Кроме того, они не создают много шума, особенно по сравнению с традиционными методами мощения дорог.

Конечно, основное различие между большинством дорог и теми, что укладывают эти печатные машины, в том, что они кладут кирпичи, булыжник или плитку вместо асфальта. Тем не менее блочные дорогие даже лучше, чем асфальт, поскольку они фильтруют воду, расширяются при замерзании и служат дольше.

Бестросовые многонаправленные лифты

Большая проблема с крупной инфраструктурой в том, что нет эффективного способа в ней перемещаться. Люди ходят всегда с одной скоростью и на определенное расстояние. И в каждом лифте зачастую лишь одна движущаяся кабинка. Если вам приходилось использовать лифт в большом здании, вы знаете, что иногда ожидание смерти подобно.

Немецкий производитель лифтов ThyssenKrupp планирует избавиться от этих проблем. Вместо использования кабелей он предлагает пустить лифты на основе магнитной левитации (маглевы). Тогда они смогут передвигаться как вертикально, так и горизонтально. Это также позволит использовать больше одной кабинки на шахту, что сэкономит время ожидания.

Наконец, магнитные лифты будут потреблять меньше энергии, что тоже хорошо для окружения. В 2016 году ThyssenKrupp планирует испытать новую лифтовую систему в здании в своем исследовательском кампусе.

Солнечная краска

Если каждый домовладелец распишет свою крышу такой солнечной краской, то сможет вырабатывать более чем достаточно энергии для дома, уменьшив таким образом зависимость от ископаемого топлива. Кроме того, солнечная краска дешевле в производстве, чем традиционные солнечные батареи. Солнечные батареи, используемые в этой краске, пока не очень эффективны, но ученые работают над этой проблемой.

Вертикальные города

Один из способов решить эту проблему — строить вертикальные города. Уже есть несколько предложений по вертикальным городам, которые можно построить в Сахаре, Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) и Китае.

Эти вертикальные города будут с гигантскими зданиями, которые будут обеспечивать людей жилыми домами, рабочими местами и магазинами. К примеру, итальянская фирма Luca Curci Architects собирается строить 189-этажное здание в ОАЭ. Оно сможет вместить 25 000 человек с магазинами и офисами. Поскольку людям не нужно будет покидать здание, это позволит решить проблему пространства и снизить уровень выброса углерода.

Такие мегаздания будут самоподдерживающимися и зелеными. Поскольку они большие, по всей площади стен можно разместить солнечные батареи. Также они будут использовать геотермальную энергию и собирать дождевую воду.

Умный бетон

Большинство типов бетона позволяет воде впитываться в землю, но лишь 300 миллиметров в час. Topmix позволяет пропускать 36 000 миллиметров воды в час, а это порядка 3300 литров в минуту.

Вместо того чтобы использовать песок для бетона, Topmix включает кусочки гранитного щебня, упакованные вместе. Вода просачивается через эти кусочки гранита, а после поглощается почвой, утекает в канализацию или собирается в водный резерв. Помимо уменьшения шанса затопления, Topmix сможет поддерживать улицы сухими и безопасными. Кроме того, воду можно направить в резервуары и использовать для нужд.

Проблема проницаемого бетона в том, что его можно использовать лишь в местах, где не слишком холодно. Холодная погода приведет к расширению бетона, что его уничтожит. Он также будет дороже обычного бетона, но на длинной дистанции города могут сэкономить деньги за счет снижения затоплений.

Умные кирпичи

Взглянув на Smart Bricks разработки Kite Bricks, несложно заметить их сходство с кубиками Lego. Эти строительные кирпичи имеют ручки сверху и могут соединяться подобно кусочкам Lego. Умные кирпичи удерживаются на месте при помощи арматуры и бывают самых разных форм.

Вместо использования цемента, такие кирпичи скрепляются вместе сильным двусторонним адгезивом. Изнутри здания к кирпичам можно прикрепить съемные сменные панели. Эти панели можно убрать при необходимости. Имеются также кубики для выстраивания полов и потолков. В центре блоки пустые, их можно заполнить при необходимости изоляцией, трубами и электропроводкой.

Такие кирпичи могут привести к улучшенному контролю тепла, гибкости в производстве и снижению стоимости производства на 50%.

Рой строительных роботов

В поиске инновационных методов строительства, Гарвардские исследователи обратились к природе за вдохновением, в частности, к термитам. Термиты могут строить большие структуры в отсутствие центрального управления. С этой целью они просто несут кусок грязи на место первой строительной площадки. Если она занята, несут к следующему месту.

Проект TERMES использует ту же идею роевого строительства, но использует маленьких роботов. Эти простые недорогие дроны строят структуры, следуя первоначальному дизайну и выкладывая блоки в первое же доступное место, пока структура не будет завершена. Рой совсем не требует вмешательства человека после постановки первоначальной задачи.

Такой род идеально подошел бы для строительства конструкций в опасных местах, в космосе или под водой. Он также мог бы делать черную работу, экономя время людей.

Источник