Журнал ProDemolition.ru издается при поддержке
завода алмазного инструмента «Дельта»

Может ли строительная индустрия обойтись без бетона?

17 мая 2018 | Автор: stonehead | Рубрики: Рынок и аналитика
0

Бетон в строительной индустрии

Бетон: не можем жить с ним, не можем жить без него. Сочетание цемента, воды и молотого камня или песка, — поверхность бетона могла бы быть ужасающе унылой. Однако бетон является основным элементом в строительстве в последние несколько столетий и, в принципе, может выглядеть достаточно современно.

Но нужно ли нам пересмотреть отношение к этому материалу — ради нас самих и ради здоровья планеты? Производство цемента пагубно влияет на нашу биосферу, в то же время разрушение большого количества бетонных строений, по прогнозам специалистов, выльется в серьезные проблемы в будущем.

Существует великое множество предложений, как переломить ситуацию: изменить технологии работы с бетоном, создать достаточно прочный альтернативный материал — или вообще покончить со всем этим. Но хотели бы вы жить в мире без бетона? И как выглядел бы такой мир?

Если он не трескается, то это не бетон

«Мы производим больше бетона, чем чего-либо иного, любого продукта — не считая чистой воды», — говорит Пол Феннелл (Paul Fennell), профессор, специалист по чистой энергии в Имперском колледже Лондона (Imperial College London).

По данным одного из отчетов за 2015 год, ежегодно используется порядка 22 млрд тонн бетона — то есть, на каждого человека на Земле приходится порядка 3 тонн бетона. Для сравнения, по данным недавнего исследования, к текущему моменту произведено 8,3 млрд тонн пластмассы — за всю историю.

Производство цемента, вяжущего средства для бетона, требует больших энергозатрат. Обычный портландцемент — самая популярная форма бетона — изготавливается посредством спекания извести в  печи; в ходе процесса выбрасывается приблизительно 1 тонна двуокиси углерода на каждую тонну цемента. По данным Всемирного совета предпринимателей по устойчивому развитию (World Business Council for Sustainable Development),  на производство цемента приходится приблизительно 5% от общих антропогенных выбросов CO2.

Бетон в строительной индустрии

Цемент поглощает некоторую часть диоксида углерода обратно из атмосферы через какое-то время. Одно из исследований 2016 года показало, что с 1930 по 2013 год в пересчете на диоксид углерода 43% выбросов, высвобожденных в процессе нагревания, было поглощено бетонными изделиями во всем мире; хотя показатель не включает диоксид углерода, выпущенного в атмосферу вследствие использования углеродного топлива, сгоревшего в обжиговых печах, — основой участник этого процесса — это CO2.

К сожалению, эта абсорбция обходится дорого, особенно, когда цемент используется в конструкциях, содержащих прутья стальной арматуры.

«Так как CO2 проходит сквозь цемент, он изменяет показатель степени кислотности окружающей среды», — говорит Пол Феннелл. Бетон теряет свою щелочность, а когда присутствуют влага и кислород, то это становится причиной ржавления арматуры.

«Ржавчина может активно распространяться на объемы до 9 раз больше, чем объем исходно заржавевших элементов, если вы подсчитаете все слои окиси железа», — говорит Рэндольф Лангенбах (Randolph Langenbach), международный консультант по реставрации зданий. Это распространение ржавчины приводит к трещинам, появлению белых хлопьев и крошению.

Бетон в строительной индустрии

Деградация бетона — это серьезный вопрос, и проблемы не ограничиваются ржавлением арматуры. Все, начиная с воздушных пузырей, остающихся в бетонной смеси при ее укладке, и заканчивая соленым воздухом, наносящим удары по  стенкам со стороны побережья, или использованием речного песка в бетоне, может сократить срок службы строения.

Как однажды выразился один эксперт в беседе с Рэндольфом Лангенбахом: «Если он не трескается, то это не бетон.»

Строительство — консервативная отрасль

Почему же с учетом серьезных последствий для окружающей среды и долговечности конструкций из бетона мы продолжаем использовать его в строительстве?

Потому что бетон дешев, универсален, бетонные конструкции быстро собираются — и не требуется дополнительной противопожарной обработки. Кроме того, это популярный материал, способный выдерживать большой вес. Разрабатываются так называемые «инновационные» виды цемента, с более «экологичными» формулами, однако конструкторы, по-видимому, относятся к радикальным изменениям промышленных стандартов с осторожностью.

«Если вы хотите построить новую Бурдж-Халифа, вы долго не решитесь использовать в работе один из этих новомодных типов цемента, – говорит Пол Феннелл, — ведь  люди не знают, как материал поведет себя через 20-30 лет.»

Бетон в строительной индустрии

По данным отчета, проведенного в 2017 году по инициативе правительства Великобритании, в данный момент не ведутся никакие исследования, касающиеся срока эксплуатации новых типов цемента, — по крайней мере, в открытом доступе таких публикаций нет.

Что-то новое, что-то старое

Некоторые архитекторы стремятся решить проблему с бетоном, проявляя интерес к более прочным материалам — и старым, и новым.

Калифорнийская компания Aidlin Darling Design гордится своей «этичной» архитектурой и чудесным Созерцательным центром Виндховер (Windhover Contemplation Center) в Стэнфордском Университете (Stanford University), — духовным пристанищем для всех желающих. Это огромная землебитная постройка.

Бетон в строительной индустрии

Технология строительства землебитных построек из смеси таких материалов, как гравий, песок и глина с добавлением местной почвы, используемой в качестве строительного материала, насчитывает уже не одно тысячелетие. А недавно обрела вторую жизнь в высокотехнологичном строительстве.

«Это и наука, и искусство — два в одном», — говорит партнер Джошуа Айдлин (Joshua Aidlin), описывая материал.

Толщина стен Виндховера составляет 60 см. «Они оказались плотнее, чем многие наши бетонные стены», — говорит Джошуа Айдлин, однако отмечает, что с администрацией возникли некоторые проблемы ввиду того, что материал незнакомый.

Результат отказа от старых — иногда даже древних — строительных материалов и  технологий может быть плачевным с точки зрения прочности конструкций. Рэндольф Лангенгбах специализируется на реконструкции зданий после землетрясений. Он говорит, что национальная архитектура — ориентированная на специфические потребности жителей той или иной местности — часто крайне устойчива; он приводит в пример конструкцию из необожженной глины в Иране, выдержавшую серьезные землетрясения, тогда как новые здания разрушились.

«Имбирные домики» Гаити 19 и 20 веков — еще один пример, — говорит Рэндольф Лангенбах. — Их возвели в стиле «коломбажа» — из дерева и кирпича; наиболее ярко это решение сыграло при сильнейшем землетрясении в 2010 году.»

Отель Олоффсон (Oloffson Hotel), известный «пряничный» особняк в готическом стиле, построенный с помощью неармированной кирпичной кладки, устоял, когда остальная часть страны практически лежала в руинах.

Еще одну точку зрения относительно «экологичности» и финансов высказывает Эван Рейс (Evan Reis), инженер-конструктор: «Если здание повреждено, и его нужно демонтировать, речь идет о расходах, связанных с охраной окружающей среды — это и энергия, затраченная при разрушении здания, и спецтехника, задействованная для расчистки территории. Поэтому вопрос не только в воздействии на экологию, речь идет перспективной ценности здания.

Если вам нужно несколько раз осуществлять замену здания на протяжении 50, 100 лет, насколько «экологичным» это окажется в конце концов?»

Более прочный бетон?

Японская проектно-конструкторская фирма вводила в раствор диоксид кремния с двуокисью углерода, чтобы изготовить строительный материал с якобы отрицательным показателем высвобождения углерода; голландская фирма экспериментирует с «живым» бетоном с функцией восстановления; C02NCRETE, изготовленный с использованием «сделанного из мусора» диоксида углерода, разрабатывается в Великобритании; для изготовления материала Hempcrete соединили коноплю и известь; из переработанных заполнителей бетона изготавливают  Enviroblocks. Также в данный момент разрабатываются материалы, включающие в себя графен — самый прочный материал в мире.

Бетон в строительной индустрии

Подобные высокотехнологичные решения выглядят многообещающими, но путь к массовому признанию усеян большим количеством материалов-однодневок, — надолго они не задерживаются: вероятно, потому, что они не могут найти достаточного количества последователей, или же обладают рядом недостатков. Вероятно, более экологичное производство и использование бетона станут ответом?

«Цемент — это ключ к современному обществу, — считает Пол Феннелл. — Нам необходимо придумать более экологичный подход к бетону — на начальной стадии работы.»

«Цементная промышленность, — добавляет он, — снижает количество выбросов диоксида углерода при сжигании отходов биологического происхождения, — органических материалов — таких, как побочная продукция сельского хозяйства, -— в цементных печах.»

Проект LEILAC (Low Emissions Intensity Lime and Cement) — европейская инициатива, представляющая собой развивающуюся технологию по захвату и хранению двуокиси углерода, генерируемой в ходе изготовления цемента — а не выбрасыванию его в атмосферу. Пол Феннелл говорит, что методики улавливания CO2 в сочетании с альтернативным видом топлива могут помочь достичь к 2050 году цели ЕС по снижению показателей выбросов CO2 на 80% ниже зафиксированных в 1990.

Бетон в строительной индустрии

Увеличение срока эксплуатации бетонных зданий могло бы облегчить бремя. Бетон может выдерживать разрушительное действие времени при правильной эксплуатации. Пантеон в Риме — самый большой купол в мире из неармированного бетона, стоит уже 2000 лет. Но очень немногие современные конструкции способны потягаться с этим инженерным чудом.

Сложный вопрос

Действительно, можем ли мы жить без бетона?

Мнение Рэндольфа Лангенбаха не отличается оптимизмом: «Мы построили столько зданий из железобетона — продолжаем и будем продолжать их строить, вероятно, ближайшие 75-100 лет, — особенно в Китае. Все эти здания, вероятно, нужно будет заменить — или в них нужно будет внести серьезные конструктивные изменения — в их железобетонный каркас в ближайшие 50-150 лет. Как подумаешь о масштабах — даже поверить не можешь.»

У Джошуа Айдлина схожие опасения: «Это самый простой материал для строительства, строить из него быстрее всего, особенно в развивающихся странах и там, где есть недостаток строительных материалов. Но я никогда не скажу «никогда» — скорее с надеждой, чем в ожидании.

На данный момент бетон остается основным строительным материалом — даже если не останется большей части зданий, построенных из него.


Постоянная ссылка на статью Может ли строительная индустрия обойтись без бетона?

Метки:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *