НИУ МГСУ представил новые материалы для 3D-печати, дорог и энергоэффективных зданий

Специалисты НИУ МГСУ представили ряд разработок и перспективных технологий в строительном материаловедении — от гибких и геополимерных бетонов до самовосстанавливающихся дорожных покрытий, модификаторов для строительной 3D-печати и климатически адаптивных покрытий. Основной акцент сделан на материалах, способных работать в сложных эксплуатационных условиях и снижать объем последующего ремонта, передает пресс-служба НИУ МГСУ.

Гибкие и геополимерные бетоны

Один из наиболее заметных классов материалов — ECC, или Engineered Cementitious Composite. За счет армирования специально подобранными полимерными волокнами такой композит способен воспринимать растягивающие деформации более 3% без хрупкого разрушения.

По данным НИУ МГСУ, прочность ECC на сжатие может достигать 70 МПа, на растяжение — до 15 МПа. Материал рассматривается для мостовых сооружений, объектов в сейсмических районах и конструкций, где требуется повышенная трещиностойкость.

Еще одно направление — геополимерные бетоны, получаемые путем щелочной активации алюмосиликатного сырья, в том числе золошлаковых отходов ТЭЦ. Такие материалы характеризуются морозостойкостью и устойчивостью к агрессивным средам, а отдельные составы способны набирать прочность при отрицательных температурах.

В МГСУ рассматривают их применение совместно со строительной 3D-печатью, в том числе для удаленных и холодных регионов.

Для 3D-печати разработали модификатор против усадочных трещин

Отдельная разработка НИУ МГСУ связана с аддитивным строительством. Одна из основных технологических проблем при печати цементными составами — неконтролируемая усадка и образование трещин.

В отличие от обычного бетонирования смесь при 3D-печати твердеет без опалубки, поэтому интенсивнее взаимодействует с окружающей средой. Это усложняет тепло- и влагообмен и особенно заметно при увеличении размеров печатаемых конструкций.

Для управления этими процессами в университете разработали модификатор цементных смесей, который регулирует объемные изменения материала в период твердения и снижает риск растрескивания.

Дорожное покрытие сможет частично восстанавливать трещины самостоятельно

Для дорожного строительства ученые предложили технологию самовосстановления асфальтобетона с использованием полимерных капсул.

Капсулы вводятся в смесь на стадии производства и содержат восстанавливающий агент на основе уретанового полимера. При возникновении и развитии трещины оболочка разрушается, состав попадает в дефект и после затвердевания соединяет его края.

По данным разработчиков, применение такой технологии может увеличить срок службы покрытия более чем в два раза. При этом стоимость самого материала возрастает примерно на 33%.

Гидрокерамика использует испарение воды для охлаждения

Еще одно направление связано с пассивным регулированием микроклимата зданий. Гидрокерамика представляет собой пористые керамические элементы с интегрированным гидрогелем, способным накапливать влагу.

При ее испарении поверхность охлаждается вместе с прилегающим воздухом. По данным разработчиков, такой материал способен снижать температуру внутри помещения на 5–6 °C.

Технология рассчитана прежде всего на применение в жарком и сухом климате и может использоваться в ограждающих конструкциях и фасадных системах.

Кинетическая плитка преобразует нагрузку от движения в электроэнергию

Для общественных пространств и транспортной инфраструктуры рассматривается кинетическая плитка, которая генерирует электрическую энергию при механическом воздействии.

В основе решения — пьезоэлектрический эффект или электромагнитная индукция. При нажатии элемент деформируется примерно на 5 мм, после чего встроенный механизм вырабатывает электрический ток.

Полученная энергия может использоваться для локального питания светодиодных систем, датчиков и информационного оборудования либо аккумулироваться.

Термохромные покрытия меняют свойства в зависимости от температуры

Климатически адаптивные краски работают на основе термохромных пигментов. При повышении температуры покрытие светлеет и сильнее отражает солнечное излучение, при понижении — темнеет и увеличивает поглощение тепла.

По данным, приведенным НИУ МГСУ, применение таких покрытий может снижать годовую нагрузку на системы отопления и кондиционирования на 11,6–22,8%.

Дополнительно в университете исследуют использование термохромных составов как визуальных индикаторов перегрева и развития пожароопасных режимов, в том числе в изоляции электропроводки и на деревянных конструкциях.

Разработки охватывают сразу несколько направлений строительного материаловедения: повышение трещиностойкости бетонов, адаптацию составов под аддитивные технологии, увеличение ресурса дорожных покрытий и создание материалов с изменяемыми эксплуатационными свойствами.