Геополимеры как будущее строительной отрасли

Наши журналисты изучили немало источников, чтобы написать эксклюзивную статью, посвященную материалу будущего – геополимеру. О нем практически не говорят в Украине. Он был незаслуженно предан забвению в нашей стране, несмотря на то, что именно Киев – вторая колыбель уникального материала, свойства которого исследуют в ведущих научных учреждениях мира.


Назад в будущее

Француз Жозеф Давидовиц – изобретатель геополимера – выдвинул теорию, что именно из него построены загадочные Египетские пирамиды. И хоть многие представители научного сообщества всячески опровергают ее, у Жозефа были и последователи. 

К примеру, другая научная группа –  из 6 европейских исследовательских институтов – выяснила, что блоки, из которых построена Боснийская пирамида Солнца, созданы из высокопрочного геополимерного бетона. Древний бетон мог выдерживать давление от 73 до 134 мПа, в то время, как запас прочности современного составляет всего от 10 до 60 мПа.

Сегодня весь мир обращает все большее внимание на уникальный строительный материал. В последние годы геополимеры и их производство стали одним из ведущих направлений в области энергосберегающих технологий.


Немного истории

Еще во второй половине прошлого века французский химик и материаловед Давидовиц изобрел монолитный строительный материал – геополимер,  образующийся при взаимодействии в щелочной среде компонентов геологического происхождения, содержащих алюминаты и силикаты. Это понятие было описано ученым в его многочисленных трудах. Автор получил далеко не один патент по данной теме, а главное – дал миру свежий взгляд на этот класс неорганических полимеров.

Параллельно в Киевском государственном техническом университете строительства и архитектуры под руководством докторов технических наук Глуховского и Кривенко проводились исследования шлакощелочных цементов. Оказалось, что последние придают бетонам не только прочность, но и большую паро- и водопроницаемость, морозостойкость и жаростойкость, лучшую устойчивость к воздействию агрессивных сред. Приготовление шлакощелочного бетона, по сути, не отличается от приготовления обычного бетона на основе портландцемента, с одной лишь разницей – затворение бетонной смеси производится не водой, а растворами щелочных компонентов. Ученые пришли к выводу, что  свойства шлакощелочных цементов позволяют считать их прогрессивными и высокоэффективными материалами будущего.  Эти исследования вылились в строительство многих (в основном – промышленных и с/г) зданий и инфраструктурных проектов в Украине. Причем обследование этих конструкций после 20-тилетней эксплуатации показали, что материал не утратил своей прочности, а напротив – стал прочнее в 1,5-2 раза.

 

Наши дни

Сегодня в мире насчитывается несколько десятков научных центров и исследовательских групп, работающих над совершенствованием геополимеров. Особенно интересна ситуация в Австралии.  История их развития в этой стране обсуждается наряду с коммерческими последствиями их внедрения в строительную отрасль. В виде цемента они представляют реальную альтернативу обычному портландцементу. Признано, что геополимеры имеют большую устойчивость и множество иных преимуществ в производительности. В наши дни каждый эксперт представляет свой рецепт геополимера на основе местного сырья (отходов, побочных продуктов или добычи). Существует необходимость выбора правильной категории геополимерцемента, над чем и работают прогрессивные умы настоящего. 

В свою очередь польские исследователи, в частности Янош Микула, считают, что производство геополимеров позволяет сократить расход энергии и выбросы углекислого газа. Но еще менее энергозатратными, по их мнению, окажутся технологии геополимерных материалов на основе вулканической лавы. Поскольку лава обладает хорошими изолирующими свойствами, ее можно смело использовать при создании строительных материалов нового поколения, которые помогут существенно экономить энергию. 

Аэропорт из 100 тысяч тонн геополимера

Brisbane West Wellcamp Airport в Австралии – проект, знаменующий очень важную веху в инженерии. Это крупнейший в мире объект, выполненный из геополимера. Цифры впечатляют: из бетона нового поколения возведено 40 000 м3, то есть здесь использовано 100 000 тонн геополимербетона. Интересно, что строительство этого аэропорта впервые в истории Австралии профинансировано частными лицами – известной бизнес-семьей Вагнеров. Первый бетон был залит здесь в апреле 2013 года. А уже 23 ноября 2015 года сюда прибыл первый самолет из Сиднея.

Геополимербетон, разработанный, кстати говоря, по собственному рецепту компанией Вагнера, как нельзя лучше подошел для такого монументального строительства благодаря своей сверхпрочности и низкой усадке.



33 панели для университета

Но воплощению грандиозного проекта предшествовало не менее важное строительство. В декабре 2013 года в Австралии открыли экоздание Института глобальных изменений Университета Квинсленда. Разительное преображение кампуса на себя взяла все та же компания Вагнера со своими партнерами.  Австралийцы позиционируют это сооружение, как первое в мире, где геополимербетон использован для сложных конструкционных целей. До этого местные власти проводили эксперимент и выполнили из геополимера лишь пешеходные дорожки. 

Четырехэтажное здание для общего использования состоит  из 33 сборных панелей и сверхпрочных балок. Они сделаны из геополимербетона на основе шлака/золы. В то же время компания «Рокла» изготовила и успешно опробовала канализационные трубы, железнодорожные шпалы из нового материала.

 

Перспективы

Исследования геополимеров продолжаются во многих мировых университетах и научно-исследовательских институтах. Учитывая конкретные исследования на протяжении почти ста лет, ученые планируют достигнуть современного состояния знаний, для чего требуется еще больше работы. Тем не менее  потенциальные выгоды для мирового инженерного сообщества уже являются значительными и заслуживают продолжения. Ускорение эволюции цементов зависит и от повышенного спроса со стороны потребителей и от более оперативных нормативных изменений и согласований, которые ожидаются в ближайшем будущем. 

Источник: Build Portal