Умные строительные материалы

В настоящее время проходит апробация и тестирование умных строительных материалов, а некоторые фирмы уже начали их производство и выпуск (умных штукатурок, цемента, красок, кирпичей).

Умные покрытия обещают произвести революцию не только в сфере воздушного контроля, но также и в решении постоянной проблемы городского смога.
Уникальное свойство умных штукатурок, строительных смесей и бетона заключается в том, что в их составе присутствует диоксид титана, добавление которого к этим материалам дает возможность уменьшить количество в окружающей среде оксидов азота, оксидов серы, аммиака, диоксида углерода, летучих органических соединений (бензола, толуола, хлорсодержащих соединений, альдегидов, поликонденсированных ароматических соединений). Солнечные или искусственные лучи, воздействуя на диоксид титана, вызывают химическую реакцию, в результате которой разрушаются молекулы, загрязняющие атмосферу. Бактерии грязи не остаются на поверхности, превращаясь в легко смываемый водой или дождем материал.

Цемент, содержащий диоксид титана (под торговой маркой Bianco TX Millenium), применен при сооружении церкви в Риме, (2003 г.), при строительстве Центра искусств и музыки в Шамбери, Франция (2000 г.), школы в г. Мортара, Италия, (1999 г.).

Эффективность применения цемента, содержащего диоксид титана, подтверждена результатами испытаний, проведенных в Милане. Раствор цемента с диоксидом титана был нанесен на поверхность дорожного покрытия площадью около 6 000 м2. Интенсивность дорожного движения составляла 1 200 транспортных единиц в час. Установлено, что в солнечный летний день при скорости ветра 0,7 м/с поверхностью раствора поглощалось до 50 % оксидов азота. Эффективность раствора сохранялась через год после его нанесения на поверхность дорожного покрытия.

В ближайшее время шведская компания Skanska поучаствует в проекте «Нанокрит», одной из целей которого является разработка бетона, способного очищать окружающую среду. Кроме того, Skanska хочет участвовать в строительстве бетонных стен в тоннелях или производить дорожное покрытие, очищающее воздух в городах. 14 июня 2007г. Skanska начала строительство первого экологичного дома «Лебедь» в Скандинавии.

Существуют и умные краски, разрабатываемые для наружного применения. Так, краска фирмы DYO самоочищается под воздействием солнечного света, т.к. предназначена для отделки наружных поверхностей.  Кроме того, она является водоотталкивающей и «дышащей». А грунтовка на основе эмульсии «DYO Наносон» устойчива к возгоранию. При контакте с открытым огнем она взбухает, расширяется и препятствует проникновению тепла в основной нижний слой.

Краска, предназначенная для внутренних работ, способна самоочищаться под воздействием искусственного света, а на ее поверхности не остается следов копоти и никотина. Помимо строительных материалов, которые очищают окружающую среду, разрабатываются материалы, которые способны давать информацию о зданиях (о трещинах, деформациях, температуре, вибрациях, движениях, могут также указывать места возгорания).

Так, компания Sumitomo приступила к разработке, так называемого, кибер-бетона, который может хранить информацию о себе: где, когда и как изготовлен, данные о прочности, качестве.

Общественный интерес к надежности сооружений повысился после скандала с участием строительной инспекции по технике безопасности, когда была обнаружена сфальсифицированная информация о защищенности строений от землетрясений во множестве домов Токио и близлежащих регионах. С кибер-бетоном таких проблем не будет, он будет передавать информацию о реальном состоянии зданий.

Профессор Иллинойского университета Чанг Лью, специалист в области вычислительной техники, вместе со своим аспирантом Джоном Инджелом изобрели "интеллектуальный" кирпич, содержащий терморезистор, двухосевой акселерометр, передатчик, антенну и блок питания. Этот пакет датчиков заключен в обычный глиняный кирпич. Устройство встраивается в стену и способно фиксировать температуру, движение или вибрацию окружающей кладки.
Передача данных осуществляется беспроводным путем посредством радиоволн. С целью продления жизни батарей, питающих кирпич, трансляция сигнала будет осуществляться не постоянно (хотя возможно и обратное), а через определённые интервалы. Кроме того, возможна также подзарядка батарей непосредственно сквозь слой кирпича с помощью индукционной катушки, аналогично тому, как это делается с мобильными устройствами.

Исследователи британского университета в Ньюкасле, изобрели умную краску, которая благодаря частицам свинца может передавать сигналы о деформациях, сжатиях, трещинах задолго до их появления. Причем, сила электрического сигнала пропорциональна размерам трещин. На данном этапе технология производства этой краски проходит доработку.

Некоторые умные материалы такие, как краски фирм DYO и STO AG уже поступают в продажу. Краски DYO идут по следующим ценам: 2.5л. – 384.86руб., 7.5л. – 1 138.93руб.,15л. – 2 230.49руб. Краски фирмы STO AG от15.02€ – 15.70€ за литр. Что касается диоксида титана – основной составляющей умных покрытий, - то цены на него колеблются от 350руб. до 4.5$ за 1кг.

Разработка новых технологий, уменьшающих количество вредных выбросов, поддерживается Евросоюзом, вложившим в проект значительные средства (около $2.5млрд.). Проблема защиты окружающей среды актуальна в настоящее время, как никогда раньше.
Умные строительные материалы, которые отвечают за техническое состояние зданий, еще не поступили в продажу, но будут обязательно востребованными при современных темпах строительства и все возрастающей обеспокоенностью людей за безопасность своей жизни.