Наноматериалы в строительстве

Министерство образования и науки Российской Федерации.
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта»
Институт природопользования, территориального развития и градостроительства. БФУ им. И. Канта
Направление: Строительство
Профиль: Промышленное и гражданское строительство



Реферат на тему:
Наноматериалы в строительстве





Работу выполнила
студентка 1 курса
очного отделения
Ленькова Диана Александровна

Научный руководитель
Дмитриева Мария Александровна





Калининград
2017
Введение
	Новейшие строительные технологии и материалы могут предложить значительные преимущества в строительной промышленности для многочисленных проектов. В данном случае они могут не только укрепить материалы и повысить уровень их качества, но и создать у строительных материалов абсолютно новые свойства. В пример можно привести самоочищающиеся окна, которые очень удобны и практичны для применения в высотных зданиях и небоскребах. В настоящее время основной упор делается на прочные строительные материалы, которые смогут обеспечить более совершенную безопасность для здоровья людей и окружающей среды.
	По мнению многих известных ученых, применение нанотехнологий позволит совершить целую революцию в промышленном и гражданском строительстве. Дело в том, что с их помощью можно не только значительно улучшить качество и свойства различных материалов, но и создавать совершенно новые, невиданные ранее по своим характеристикам и способам применения вещества. Начиная от усиления арматуры, стали и бетона и заканчивая антисептическими свойствами. Уже в скором будущем возникнет возможность делать строительные материалы, которые не будут подвластны огню и воде, то есть с повышенным коэффициентом защиты от внешних воздействий. И это далеко не всё. С помощью нанотехнологий можно значительно увеличить эффективность солнечных батарей, создать стекло, неподвластное воздействию пыли и грязи, краску, которая будет самостоятельно восстанавливать свое покрытие при повреждении, препятствовать коррозии. И даже стены, которые будут сами восстанавливать трещины - все это возможно. 
 	Многолетняя работа ученных в области нанотехнологии в строительстве уже принесла плоды. Были созданы наноматериалы которые намного улучшили качество строительных работ: высокопрочный бетон, высокопрочная сталь, конструкционные композиты, нанопокрытия, инновационная пленка, нанокомпозитные трубы, стеклопластиковая композитная арматура и др.






Высокопрочный бетон
 	Использование нанотехнологий в строительстве дает возможность добавлять к традиционным строительным материалам определенные свойства, достижение которых еще недавно считалось небывалым. Так, одним из актуальных разработок последнего времени является создание долговечного и высокопрочного бетона. Согласно расчетам, такой бетон может без проблем просуществовать до 500 лет. Для создания высокопрочного бетона применяются ультрадисперсные, наноразмерные частицы. Данные свойства наноматериалов позволяют использовать высокопрочный бетон для строительства небоскребов, большепролетных мостов, защитных оболочек атомных реакторов и тому подобного.
 	Высокопрочный бетон, который обладает повышенной скоростью твердения, набирает прочность в весьма короткие сроки. По этой причине можно уменьшить продолжительность пропаривания изделий из таких бетонов при заводском изготовлении, а в некоторых случаях исключить тепловлажностную обработку. Пониженная деформативность высокопрочного бетона под кратковременной и длительной нагрузками улучшает жесткость элементов конструкции, а также позволяет уменьшить потери предварительного натяжения от ползучести бетона. Усадка высокопрочного бетона, как правило, не превышает в сопоставимых условиях аналогичных деформаций бетона обычной прочности.
Высокопрочная сталь
 	Исследования ученых в области наномодификаций металлов и их сплавов позволили получить высокопрочную сталь, которая не имеет в настоящее время аналогов по параметрам прочности и вязкости. Применение таких наноматериалов самым идеальным образом подходит для строительства различных гидротехнических и дорожных объектов. 
При этом нанотехнологии в строительстве позволяют создать на стальных конструкциях полимерные и композитные нанопокрытия: они в десятки раз повышают стойкость стали от коррозии и в несколько раз увеличивают срок службы металла, даже если ожидается работа в агрессивных средах. 
 	Первые отечественные высокопрочные стали и технологии их производства были разработаны в середине 20-го столетия, когда возникла потребность в разработке сталей, обладающих не только хорошей свариваемостью, но и высоким сопротивлением хрупким разрушениям, значительно более высокой усталостной и коррозионно-механической прочностью. 
 	Эти стали успешно применяются для изготовления тяжелонагруженных сварных конструкций, эксплуатирующихся при температурах от -40 до +100 °С в условиях коррозионного воздействия морской воды, повторно-статических и динамических нагружений. 

Конструкционные композиты 

Отдельно хочется обратить внимание на конструкционные композиты, которые представляют собой широкий класс конструкционных материалов, имеющих полимерную, металлическую или керамическую матрицу. Наиболее типичным примером таких композитов являются углепластики - это композиты с углеволокнами и с полимерной матрицей.
Нанопокрытия 
В настоящее время выдающиеся свойства наноматериалов позволяют применять в строительстве новые теплоизоляционные материалы, краски, эмали, лаки и многое другое. Большим достижением в области нанопокрытий стала имитация эффекта лепестков лотоса, которые совершенно неуязвимы для воды. В результате в Пекине появилось здание Большого национального театра, огромный яйцеобразный купол которого, созданный из стекла и титана, обработан нанопокрытием, которое не подвержено загрязнению и смачиванию осадками.
Нанопокрытия 
По мнению специалистов, внедрение нанотехнологий в строительство в ближайшем будущем создаст настоящий бум по использованию таких наноматериалов как фасадные водонепроницаемые краски. Также одним из актуальных направлений применения наноматериалов является энергосбережение. 
Например, полупрозрачные нанопокрытия обладают свойством накапливать солнечную энергию. Данные пленки предназначены для применения их на окнах и стенах зданий: нанопленки придадут фасадам стильный вид, и в тоже время будут работать как солнечные батареи, значительно снижающие расходы на электрическую энергию. 
Интересные свойства имеют такие наноматериалы как прозрачные наногели (аэрогели). Они обладают высокими звуко- и теплоизоляционными характеристиками, и в настоящее время их начинают применять в энергосберегающих кровельных системах с верхним светом.
Инновационная пленка 
Инновационная пленка Настоящим открытием в строительной индустрии стали свойства наноматериалов – инновационной пленки, предназначенной для защиты цветных пластиковых окон от инфракрасного (теплового) излучения. Инновационные пленки имеют особые пигменты, позволяющие отражать до 80% инфракрасных лучей и не позволяющие конструкциям перегреваться. В результате данная пленка защищает как окна, так и само помещение от перегрева, продлевая этим срок службы конструкции и снижая затраты на кондиционирование. 
При этом цветная инновационная пленка, которая наносится при ламинации на профиль, способна придавать раме визуальный 3D-эффект. Это происходит благодаря использованию особого компонента пленки – бриллиантовых красок. Также такие краски на поверхности пленки создают микропоры, которые дают покрытию ощущение шагрени. В ходе ламинации инновационная нанопленка способна полностью покрыть сложные по геометрии ПВХ-профили и в точности повторить их формы. 
Нанокомпозитивные трубы 
В нашей стране уже начали применять нанокомпозитные трубы: они предназначены для систем водоснабжения, отопления и газоснабжения. Нанокомпозитные трубы в несколько десятков раз превосходят свои привычные аналоги по эксплуатационным свойствам, а также отличаются невысокой стоимостью. 
Стеклопластиковая композитная арматура 
Перспективной альтернативой привычному стальному аналогу, специалисты считают строительную, стеклопластиковую композитную арматуру. Такой наноматериал имеет целый ряд уникальных свойств.
Так, стеклопластиковая композитная арматура обладает малым уделенным весом, который в 4 раза меньше, чем у стали, химической стойкостью и высокой прочностью. При этом композитная арматура относится к диэлектрикам, имеет низкую теплопроводность и не подвержена коррозии. Такой материал можно использовать в любом виде строительства. 
Для того, чтобы все нововведения попали на стройки, вкладываются немалые средства. Но крупные строительные организации уверены - они обязательно окупятся, благодаря своим уникальным свойствам - прочности, долговечности, энергосбережению и так далее. Исследования строительных нано - технологий финансируются самыми различными организациями, конечная цель которых одна - создать еще более выгодное и экологически чистое жилье, безопасное для человека и окружающей среды. 
В настоящее время в прогрессивных странах мира более 20% строительных компаний активно применяют в своей работе различные материалы, созданные с использованием нанотехнологий.

.......................