Дом из нетающего льда
Продолжаю серию очерков о нетрадиционных методах строительства.
Ежегодно во всем мире сносят сотни тысяч зданий и на их месте строят что-то новое. Как правило, при этом надо вывезти миллионы тонн мусора и завезти новые строительные материалы. Вот бы найти “вечный” материал, из которого можно строить новое сооружение, разрушая при этом старое.
Аналог такого материала есть, на Севере им пользуются с незапамятных времен. Это лед. В России довольно высокие потешные здания из него строят по крайней мере со времен Анны Ивановны. Правда, прочность получаемых конструкций невелика.
Впрочем, прочность можно повысить. Еще в середине XIX века ученые заморозили мыльные пузыри и выяснили, что тонкие пленки закристаллизованной воды весьма прочны: в них нет термоусадочных раковин и трещин. Принцип “тонких пленок” ныне применяют в Якутии, когда возводят сооружения из монолитного льда: на вершину надувной опалубки в форме арки быстро намораживают слой за слоем. Прочность такой конструкции не уступает бетону.
Главная беда льда в другом - этот материал хорош только зимой. С наступлением весны он разрушается. Попробуем найти ему замену. Для начала определим требования к химически инертному веществу, претендующему на звание “нетающего льда”. Это вещество должно: многократно плавиться и застывать; иметь температуру плавления около 150°С; сохранять прочности и твердости до 70°С (максимальная температура на солнце в жарком климате); плохо проводить тепло; быть безвредным для человека; его должно быть много.
Вооружившись справочниками, автор статьи провел конкурс в масштабах своего письменного стола и выяснил, что этот набор качеств есть у элементарной серы.
Вообще-то строительный материал на ее основе известен, это серополимерный цемент - элементарная сера с большой долей ее полимерных аллотропов и небольшой долей различных добавок-стабилизаторов. Полимерные аллотропы серы играют роль связующего в этом композиционном материале. Увы, название “сероцемент” вводит в заблуждение. Изделие из него получается в результате обратимого физического процесса - застывания жидкого расплава. А настоящий цемент содержит цементный клинкер, затворяемый в бетонных смесях водой, то есть в основе его работы лежит химическая реакция гидратации, повернуть которую вспять невозможно.
Неправильное название привело к тому, что вот уже сорок лет производство серополимерного цемента развивается как альтернатива производству портландцемента. То есть серополимерный цемент применяют в смеси с минеральными наполнителями (серобетон) и с металлическим каркасом (серожелезобетон). На этой “беговой дорожке” он уступает обычным строительным изделиям из бетона и железобетона в прочности и долговечности - вот уже сорок лет играет роль догоняющего.
В действительности же это никакой не цемент, а серополимерный лед, материал для многократного изготовления зданий. В этой области у него нет конкурентов.
Вот как выглядит технология строительства сооружений из серы:
Расплав серополимерного льда с температурой в 130-150°С слой за слоем попадает на вершину надувной опалубки. Стекая вниз, расплав быстро застывает в виде тонких пленок. Чтобы отвести тепло кристаллизации, вначале опалубку, а потом и застывшие слои нужно поливать холодной водой, которая при этом полностью испаряется. Опалубку можно делать из нескольких секций, сочетать купола с арками и монтировать в ней окна и двери. Сама же опалубка может быть как многоразовой, так и одноразовой, из тонких полимерных пленок. Напомним, что нагрев до 120-150°С выдерживают пленки из таких полимеров, как поливинилхлорид (материал для пластиковых обоев и окон), полипропилен (из него делают бутылки для непищевых продуктов) или полиэтилентерефталат (бутылки для воды), разовая опалубка послужит потом как изоляция и элемент внутренней отделки помещений. Когда сооружение возведено, его вершину покрывают слоем гидроизоляции.
Сам же строительный материал делают на месте, из разрушаемого здания, расплавляя его обломки в передвижном плавильнике, или доставляют с сероплавильного завода в изотермических цистернах. Разрушать сооружения из серополимерного льда можно как с помощью внешнего механического воздействия, так и изнутри, с помощью той же надувной опалубки, которую используют по принципу пневмодомкрата.
Посчитаем, какой эффект дает замена строительного материала. Слой серополимерного льда толщиной 50 см по прочности и теплосопротивлению соответствует двухслойному покрытию из 25 см бетона и 25 см пенопласта. Подобное сравнение тем более корректно, что и бетон, и пенопласт можно наносить на надувную опалубку в жидком виде - набрызгиванием.
Кубический метр пенопласта стоит более 4000 рублей, кубический метр бетона более 2000. Тогда стоимость кубического метра двухслойного покрытия составит около 4000 рублей. Тонна серополимерного льда стоит около 500 рублей, а один кубический метр - 1000. Таким образом, только затраты на покупку материалов применение серополимерного льда снижает в четыре раза, и это без учета многократного использования. Вот сколь полезным может оказаться известное вещество, если посмотреть на него другими глазами.
Использовал материалы Р.И.Шаяхмедова, Астраханский НИПИ газовой промышленнности
Ежегодно во всем мире сносят сотни тысяч зданий и на их месте строят что-то новое. Как правило, при этом надо вывезти миллионы тонн мусора и завезти новые строительные материалы. Вот бы найти “вечный” материал, из которого можно строить новое сооружение, разрушая при этом старое.
Аналог такого материала есть, на Севере им пользуются с незапамятных времен. Это лед. В России довольно высокие потешные здания из него строят по крайней мере со времен Анны Ивановны. Правда, прочность получаемых конструкций невелика.
Впрочем, прочность можно повысить. Еще в середине XIX века ученые заморозили мыльные пузыри и выяснили, что тонкие пленки закристаллизованной воды весьма прочны: в них нет термоусадочных раковин и трещин. Принцип “тонких пленок” ныне применяют в Якутии, когда возводят сооружения из монолитного льда: на вершину надувной опалубки в форме арки быстро намораживают слой за слоем. Прочность такой конструкции не уступает бетону.
Главная беда льда в другом - этот материал хорош только зимой. С наступлением весны он разрушается. Попробуем найти ему замену. Для начала определим требования к химически инертному веществу, претендующему на звание “нетающего льда”. Это вещество должно: многократно плавиться и застывать; иметь температуру плавления около 150°С; сохранять прочности и твердости до 70°С (максимальная температура на солнце в жарком климате); плохо проводить тепло; быть безвредным для человека; его должно быть много.
Вооружившись справочниками, автор статьи провел конкурс в масштабах своего письменного стола и выяснил, что этот набор качеств есть у элементарной серы.
Вообще-то строительный материал на ее основе известен, это серополимерный цемент - элементарная сера с большой долей ее полимерных аллотропов и небольшой долей различных добавок-стабилизаторов. Полимерные аллотропы серы играют роль связующего в этом композиционном материале. Увы, название “сероцемент” вводит в заблуждение. Изделие из него получается в результате обратимого физического процесса - застывания жидкого расплава. А настоящий цемент содержит цементный клинкер, затворяемый в бетонных смесях водой, то есть в основе его работы лежит химическая реакция гидратации, повернуть которую вспять невозможно.
Неправильное название привело к тому, что вот уже сорок лет производство серополимерного цемента развивается как альтернатива производству портландцемента. То есть серополимерный цемент применяют в смеси с минеральными наполнителями (серобетон) и с металлическим каркасом (серожелезобетон). На этой “беговой дорожке” он уступает обычным строительным изделиям из бетона и железобетона в прочности и долговечности - вот уже сорок лет играет роль догоняющего.
В действительности же это никакой не цемент, а серополимерный лед, материал для многократного изготовления зданий. В этой области у него нет конкурентов.
Вот как выглядит технология строительства сооружений из серы:
Расплав серополимерного льда с температурой в 130-150°С слой за слоем попадает на вершину надувной опалубки. Стекая вниз, расплав быстро застывает в виде тонких пленок. Чтобы отвести тепло кристаллизации, вначале опалубку, а потом и застывшие слои нужно поливать холодной водой, которая при этом полностью испаряется. Опалубку можно делать из нескольких секций, сочетать купола с арками и монтировать в ней окна и двери. Сама же опалубка может быть как многоразовой, так и одноразовой, из тонких полимерных пленок. Напомним, что нагрев до 120-150°С выдерживают пленки из таких полимеров, как поливинилхлорид (материал для пластиковых обоев и окон), полипропилен (из него делают бутылки для непищевых продуктов) или полиэтилентерефталат (бутылки для воды), разовая опалубка послужит потом как изоляция и элемент внутренней отделки помещений. Когда сооружение возведено, его вершину покрывают слоем гидроизоляции.
Сам же строительный материал делают на месте, из разрушаемого здания, расплавляя его обломки в передвижном плавильнике, или доставляют с сероплавильного завода в изотермических цистернах. Разрушать сооружения из серополимерного льда можно как с помощью внешнего механического воздействия, так и изнутри, с помощью той же надувной опалубки, которую используют по принципу пневмодомкрата.
Посчитаем, какой эффект дает замена строительного материала. Слой серополимерного льда толщиной 50 см по прочности и теплосопротивлению соответствует двухслойному покрытию из 25 см бетона и 25 см пенопласта. Подобное сравнение тем более корректно, что и бетон, и пенопласт можно наносить на надувную опалубку в жидком виде - набрызгиванием.
Кубический метр пенопласта стоит более 4000 рублей, кубический метр бетона более 2000. Тогда стоимость кубического метра двухслойного покрытия составит около 4000 рублей. Тонна серополимерного льда стоит около 500 рублей, а один кубический метр - 1000. Таким образом, только затраты на покупку материалов применение серополимерного льда снижает в четыре раза, и это без учета многократного использования. Вот сколь полезным может оказаться известное вещество, если посмотреть на него другими глазами.
Использовал материалы Р.И.Шаяхмедова, Астраханский НИПИ газовой промышленнности