Главная | Архитектура и строительство | Статьи | Строительство | Н2О в строительстве

Строительство

Н2О в строительстве

Введение

Сравнительно недавно ООН в знак исключительного значения воды для мировой цивилизации установила всемирный праздник – День воды, который отмечается 22 марта.

В сознании человечества всего три явления существуют одновременно в трёх ипостасях. Явление божественное: Бог-Отец, Бог-Сын и Дух Святый. Явление космическое: солнце, источник тепла, света и жизни. Явление земное: вода в трёх агрегатных состояниях – жидком, твёрдом и газообразном.

О воде написано множество учёных трудов: от псевдонаучных изысков Алана Чумака и Эмото Масура до сочинений таких столпов науки, как Д. И. Менделеев и В. В. Вернадский. Единственно, в чём учёные солидарны, так это в том, что без воздуха жизнь на Земле может продолжаться, а вот без воды никак не возможна.

Во многих зарубежных странах, испытывающих водный голод, объём научных исследований о воде, её свойствах и структуре многократно превышает российские изыскания в этой области. Возникает удивительный вопрос: «Почему российская наука так старательно избегает дискуссий на тему воды, современных водных технологий и водных материалов?».

Данная работа – лишь робкая попытка осветить многогранную водную проблему в строительстве, и в жёстких рамках журнальной статьи её даже штрихами не обозначить. Но время обстоятельного разговора о роли воды и пара, льда и снега в строительных технологиях и материалах уже давно назрело.

Вода обыкновенная: чудеса, легенды и факты

Казалось бы, что нового и интересного можно узнать о простом химическом соединении H2O? Жители Земли настолько привыкли к воде, что для них обычны дождь и снег, течение рек и гладь озер, простор морей и ледяной покров гор. Они справедливо гневаются, когда в кране и сливном бачке нет воды, и приходят в ужас, наблюдая стихийные явления цунами и наводнений.

Вода имеет ключевое значение в создании и поддержании жизни на Земле, химическом строении живых организмов, формировании климата и погоды. Вода является важнейшим веществом для всех живых существ на планете Земля.

Божьим соизволением человек устроен так, что вода составляет 65% от его общего веса. Вода – непременный участник всех сложнейших биохимических процессов переработки поступающей в организм пищи. Только в процессе питания люди потребляют за один год 16 м3 чистой питьевой воды. В пять раз больше – около 300 м3 – человеку необходимо и для удовлетворения других жизненных потребностей.

Вода – естественный санитар человеческого организма, с её помощью выводятся все вредные и ненужные отходы обмена веществ в виде мочи, кала и пота, которые засоряют окружающую среду, и как минимум нужны водные технологии их очистки и переработки.

Люди издревле наделяли воду чудодейственной силой, видели в ней первооснову всего и всея. Во всех известных легендах о происхождении мира главная тема – первородство вод, безжизненных или «мёртвых». О живой и мёртвой воде мы наслышаны с детства. Став взрослыми, мы без удивления узнаем, что в реальном мире существует мёртвая вода, в которой нет ничего живого: израильское Мёртвое море, Большое Солёное озеро в Америке, множество соляных и кислотных водоёмов.

По книге бытия, жизнь на Земле возникла тогда, когда вода начала «рожать» путём оживляющего проникания «духа божьего» в мировые воды. Действительно, органическая связь жизни с водой в её различных видах и формах наблюдается повсюду. Даже закоренелые атеисты убедились в целебных свойствах святой воды и в праздник Крещения выстраиваются у православных храмов и купелей в многочасовую очередь, чтобы запастись чудесным напитком и окунуться в прорубь. По убеждению воцерковленных христиан, это Крещение Христа в водах Иордана освятило само естество воды и явило миру великое чудо. Учёные две тысячи лет пытаются, но бессильны объяснить уникальные качества святой воды.

AiS_1135_44Академик А. П. Карпинский назвал воду «наиболее драгоценным ископаемым». Учёный утверждал (а другие подтвердили), что запасы воды на Земле составляют около 1 350 000 000 км3. Но вот беда – лишь 3% из них, то есть 40 000 000 км3, – пригодны для питья и приготовления пищи.

Однако теоретически её хватит на триллион населения планеты.

Но гладко было на бумаге. Цифры – вещь скучная, но необходимая для наглядности. Получается,  что homo sapiens потребляет около 360 тонн питьевой воды в год и примерно таким же объёмом своих экскрементов травит планету.

Для того чтобы вырастить только один килограмм растительной пищи, требуется примерно две тонны воды, а для одного килограмма мяса – в десять раз больше. В любых технологических процессах промышленности, при производстве строительных материалов и строительно-монтажных работах вода также является незаменимым компонентом. Причём вода по своим биохимическим данным необходима та же, что и для человека.

По расчётам учёных, если жить в гармонии с природой, то чистой воды вполне хватит и для ста миллиардов человек. Однако всем известно, что человек уже давно нарушил эту гармонию. Добыча угля и нефти, производство стали, синтетического волокна и бумаги, работа тепловых и атомных электростанций нуждаются в сотнях и тысячах кубических километров воды.

Мифы о воде

В наше время неуклонного роста населения Земли, бурного научно-технического прогресса и урбанизации пресная вода – поистине всеобщий источник жизни на Земле – стала уже дефицитным ископаемым, стратегическим сырьём и предметом межгосударственных конфликтов.

Как только Крым вернулся в состав России, её сосед – самое европейское и самое демократичное украинское государство не поленилось «понадкусать» водные ресурсы полуострова, попросту прекратив поставки питьевой воды по каналу из Днепра. Реальная угроза гуманитарной катастрофы в Крыму мировое демократическое сообщество совершенно не обеспокоила.

С 1992 года в посёлке Слюдянка, что уютно расположился на берегу знаменитого и священного озера, предприимчивые американцы штамповали кубики льда размером 5х5х5 см и продавали их по всему миру под беспроигрышным брендом «Лёд Байкала – самый чистый лёд в мире». Прибыль получили баснословную – почти 4 000%. Но американские экономические санкции попомнили «русскому сиволапому медведю», что транжирится стратегическое российское сырьё, и прибыльную лавочку прикрыли. Какой невообразимый скандал подняли наши добропорядочные западные партнёры! «Русские варвары пытаются задушить человечество жёстокой рукой водного голода». «ООН обязана взять общемировое достояние – Байкал – под свою юрисдикцию». Таковы далеко не самые агрессивные темы зарубежных СМИ.

Безусловно, национальным достоянием и национальной гордостью России является уникальное, естественное воспроизводство пресной воды в озере Байкал. Безусловно, вода – стратегический национальный продукт России. Безусловно, Россия – страна, богатая водными ресурсами. И здесь россияне дружно декларируют: «По запасу пресных вод Россия впереди планеты всей». К сожалению, это не более, чем миф. По валовым запасам прес-ных вод наша страна занимает второе место в мире после Бразилии, а по водообеспеченности на душу населения – третье место после Бразилии и Канады. В Бразилии и США наблюдается благоприятная константа равномерного распределения водных ресурсов по месяцам года. А в России значительная часть годового стока (от 40 до 60%) на абсолютном большинстве наших рек проходит в период паводка.
Распределение воды по территории Российской Федерации крайне неравномерно и не соответствует размещению основных производственных мощностей. Так, на европейскую часть страны, где проживает до 80% населения, выпадает лишь 8% речного стока, в то время как в Байкале сосредоточено 88% нашей пресной воды. Нельзя назвать благоприятным и режим осадков. Прогнозируемые изменения климата, похоже, только ухудшат картину в связи с возрастанием неравномерности распределения осадков по месяцам.

Острой проблемой является завышенное потребление воды отечественной промышленностью. Так, если в Германии на производство 1 единицы ВВП тратится менее 1,5 тыс. кубометров, то в России этот показатель достигает 4,5 тыс. кубометров.

Крайне безалаберно построена система технологического обеспечения нашего строительного комплекса пресной водой. Полагают, что 2013 году на его водоснабжение затрачено 5,2 куб. км чистой, пресной воды (5 200 000 000 куб. м). Много это или мало?

Во-первых, во многих строительных организациях статистического и аналитического учёта водных расходов просто нет. А, во-вторых, списывают затраты на водоснабжение и водоотведение «валом», как накладные расходы.

Строительные аналитики (и наши и зарубежные) не шутят, предупреждая о том, что в 2015 году, впервые за всю многовековую историю, российская строительная отрасль столкнётся с проблемой, когда стоимость затрат на основные конкурентные материалы – цемент и металл – сравняется с затратами на водопотребление и водоотведение. При возросшей цене 1.0 куб. м воды при водоснабжении 24 – 25 рублей и водоотведении в 26 – 28 рублей это более, чем реально.

Вода на стройке: друг или враг?

Так же, как и в остальных отраслях жизнедеятельности человека, в строительстве основой являются физические, химические и электрические законы природы. Опираясь на них, современное строительство использует тысячи разнообразных материалов, из которых при помощи определённых строительных технологий и возводится здание или сооружение.

Вода в том или ином агрегатном состоянии присутствует во многих природных материалах и, как правило, является обязательным компонентом строительных композитов. А тонкие водные плёнки в нанотехнологии рассматриваются как нанообъекты.

Вода повсеместно доминирует в строительной технике: в качестве текучего транспортирующего средства, например при укладке бетона и его твердении; при уходе за бетоном в процессе застывания; в качестве растворителя для приготовления клеев и красок; для очистки поверхностей и для многих и многих иных целей.

В 2012 году молодые башкирские учёные под руководством д.т.н. Э. И. Мулюкова разработали вполне приемлемую классификацию видов воды во всех трёх её агрегатных состояниях в приповерхностной зоне земной коры. За неимением другого логического порядка определения структуры и таксонов воды на сегодняшний день классификация Мюлюкова наиболее соответствует современным требованиям строительной науки. Классификация разделяет жидкую фазу воды на три класса: свободную воду в 5 видах и 14 разновидностях; воду связанную, или аномальную в двух видах и 6 разновидностях; воду переходного типа в трёх видах и 5 разновидностях.

Главный интерес для строителей представляет свободная вода на поверхности грунтовых массивов. Перспективно и заманчиво использование аномальной воды в её мономолекулярных и полимолекулярных разновидностях. Однако строительная наука пока не имеет веских оснований для её использования по причинам экологической безопасности.

Умудрённые опытом строители чётко разделяют цикл возведения здания (сооружения) и период его эксплуатации. Так вот в первом действительно «без воды и ни туды, и ни сюды». Она прежде всего помощник, её негативное воздействие обычно списывают на статистическую ошибку.

Список полезных качеств воды, успешно и во благо применяемых в строительстве, светило российской науки Д. И. Менделеев «со товарищи» изложил в статье «Вода» Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона аж на 34 листах. На сегодняшний день первое место среди весьма полезных и удобных качеств воды следует отдать возможности рационально её транспортировать на большие расстояния по трубопроводам и отводить технологические стоки от объектов работ по системам канализации.

Успешно используются в строительной индустрии и строительстве полезные качества воды как универсального и незаменимого растворителя минеральных вяжущих веществ, минералов, солей и окислов. В-третьих, в строительном комплексе России медленно и с великими трудами реализуется долгосрочная программа максимального сбережения и предельной экономии водных ресурсов.

В процессе эксплуатации помещений вода становится неприятелем. Расхожее мнение: «Вода – это жизнь» – эксплуатационниками воспринимается как издевательство над их убеждением: «Вода – это постоянная головная боль». В условиях эксплуатации объектов строительства
лидером в списке разрушающих конструкции зданий и сооружений факторов является вода: замерзая, она увеличивается в объёме, и попадает в жидком виде в трещины конструкций и покрытий, а затем, превращаясь в лёд, разрывает их. Кроме того, водяной пар, попадая в конструкции, ослабляет их защитные, теплоизоляционные и звукопоглощающие свойства. При атмосферных осадках из воздуха на поверхность строительных конструкций могут транспортироваться вредные, разрушающие вещества.

Истинным бичом и строителей, и эксплуатационников является высокий уровень грунтовых вод. При нарушении технических нормативов строительства и эксплуатации он превращается в трудноразрешимую проблему. Бороться с этим негативным явлением возможно лишь воздействием отрицательных температур и использованием положительных свойств мёрзлых грунтов.

Русский холод и вечная мерзлота

Само слово «Россия» вызывает ассоциации с её огромной территорией, вечной мерзлотой и водкой для согревания плоти и поднятия духа в зимние вечера.

Вечная мерзлота... Площади, скованные ею, составляют четверть всей земной суши. Десять миллионов квадратных километров, территория, равная всей Европе, – такую поверхность в России занимает вечная мерзлота. Это 75% всех земель нашей страны, и расположены они вдобавок преимущественно в районах наибольших природных богатств.

Освоение территорий вечной мерзлоты всегда связано со строительством. Современные строители получили в наследство от предшественников, убедившихся в её коварстве, не один печальный пример из опыта.

Две неприятности ожидают строителей в зоне вечной мерзлоты. Первая – это просадка при оттаивании мёрзлых, насыщенных льдом оснований под фундаментами зданий, насыпями железных и шоссейных дорог, покрытиями аэродромов. Вторая – это выпучивание свай, фундаментов, опор мостов, оснований линий электропередач и т. д. Строить на вечной мерзлоте сложно ещё потому, что её свойства
(в первую очередь температура и механические характеристики) теснейшим образом связаны с природной средой. Достаточно уплотнить или удалить снег зимой, снять растительный покров или осушить территорию, как свойства вечной мерзлоты начинают кардинально меняться. Сооружения будут устойчивыми, если сохранять стабильность вечной мерзлоты и по возможности не тревожить её. Как этого достичь, особенно под зданиями, выделяющими тепло?

Если заглянуть в историю, то можно обнаружить, что ещё в конце 20-х гг. XX столетия мерзлотоведы предложили строителям устраивать между фундаментом здания и его вечномерзлым основанием воздушную теплоизоляцию. Лучше всего для этого подходят свайные фундаменты. Сваи помещают в пробурённые скважины, и они вмораживаются в вечную мерзлоту с таким расчётом, чтобы силы смерзания сваи с вечной мерзлотой были намного больше сил выпучивания, действующих на сваю в слое
вечной мерзлоты.

Первым промышленным сооружением на сваях стало здание Якутской тепловой элект-ростанции. Прошло более 60 лет эксплуатации станции, а она совершенно не деформи-ровалась.

В последние годы конструкции свай на вечной мерзлоте были улучшены. Несущие сваи стали делать холодными: в них помещают охлаждающие устройства – термосифоны, наполненные незамерзающим хладагентом (керосином, фреоном, аммиаком). Зимой вследствие естественной циркуляции хладагента вечная мерзлота ещё сильнее охлаждается, что увеличивает силы смерзания и повышает несущую способность свайного основания.

Свайные фундаменты – наглядный пример того, как разновидность воды в её твердом состоянии (вечная мерзлота) может служить человеку.

Делу строительному полезен русский холод… и вечная мерзлота.

От детских забав – к «нордическому» строительству

Большинство населения Земли видело снег только в холодильнике. Снегопады в субтропической и тропической зоне нашей планеты весьма редки и приводят жителей южных стран в состояние коллапса.

Иное дело Русь-матушка. В центральных областях России зима хозяйничает более полугода. Россияне ворчат зимой лишь во время... бесснежья: «Достала эта гнилая погода – когда же снежок выпадет?», « Что творится с климатом – дети в снежки не могут поиграть!»

Снег – хорошее подспорье не только для забав ребятни. Роль снега в создании комфортных условий климата, увеличении плодородия почвы, поддержании экологического баланса обширна и разнообразна. Но перед строителями в первую очередь стоит задача рационально использовать снег как разновидность твёрдой модификации воды в интересах предмета своей деятельности – возведения зданий и сооружений.

Идея зимних построек из снега даже детям понятна. Из него легко можно слепить снежок и снежную бабу. А вооружившись лопатой и пригласив на помощь друзей, по силам и снежный городок, а в лучшем случае и снежную крепость построить. Предки современных эскимосов, населявшие арктическое побережье Северной Америки в районе залива Коронации и Медной реки, ещё во второй половине первого тысячелетия нашей эры научились строить хижины из снега – «иглу». Они прочны и достаточно теплы, а для их возведения не требуются привозные материалы. Всё, что нужно (а нужны снежные брикеты и вода), всегда под рукой. Куски на стыках снежных брикетов необходимо оплавить и приварить друг к другу морозным швом. Внутри хижины можно спокойно разводить огонь: повышенные температуры только упрочняют свод. Внутренняя поверхность оплавляется, ровная ледяная пленка ослабляет теплообмен, и дальнейшее таяние снега прекращается.

Снег в Артике и на севере нашей страны – естественная среда обитания, устойчивое основание и дармовой строительный материал. Снежные дома и склады-холодильники прослужат как минимум до лета. Уплотнив снег, применив искусственное охлаждение и создав надёжную наружную теплоизоляцию можно добиться и круглогодичной службы сооружений из снега. Главный враг подобных построек – ползучесть. Снег очень сильно деформируется, причём снежная постройка может просесть под собственным весом. С другой стороны – со временем снежно-ледяная масса укрепляется, «спекается» в монолит.

О русской смекалке и мудрости инженерной гляциологии

Протиснувшись в окошко, прорубленное Великим Петром в Европу, наши «либерально мыслящие баре» благостно обозрели раритеты римской эпохи – акведуки, мосты и шоссе – и, в изумлении, обозначили транспортную проблему России: «На Руси две беды – дураки и дороги».

Но давным-давно, усиленно почесав голову, русские «Иванушки-дурачки», в отличие от римских легионеров, создали свою эффективную транспортную сеть, не требующую ни финансовых затрат, ни привлечения рабочей силы и дорогостоящих строительных материалов. Лишь только мороз скуёт водные покровы прочным льдом, уже и протоптана тропинка на другой берег, а по руслу реки проложена «дорога многоезженная» – ровная да гладкая, не чета римскому шоссе.

На Руси рационально использовали развитую озёрно-речную систему и особенности крайне сурового климата: летом передвигались и перевозили грузы по воде, а зимой – по снегу и льду рек, ручьев и озёр. Однажды оттолк-нувшись от Каменного Пояса, «русские дураки» всего-навсего за полвека так далеко прогулялись по водным путям и ледяному покрову Сибири, что даже смогли перебраться из Евразии в Северную Америку.

Ледяные транспортные объекты – одно из основных направлений практической инженерной гляциологии, или в просторечии – «ледотехники». Легендарный пример ледотехники – стратегическая автомобильная трасса, проложенная по льду Ладожского озера, или «Дорога жизни». Во время Великой
Отечественной войны она спасла осаждённый Ленинград.

В северных районах России в прежние времена и железнодорожное полотно нередко прокладывалось непосредственно по льду рек и озёр: это длительно существовавшая переправа через Байкал длиной в 45 км, а также ледяные переправы через Волгу у Саратова в 1928 году и через Северную Двину в Архангельске в 1943 – 1944 годах.

Транспортные схемы «зимников» (ледовых трас и переправ) издавна использовались, используются и будут использоваться. Так, например, многие и многие лета действует ледяная переправа через реку Лену у города Якутска. Длина её – более 18 километров. Но это отнюдь не рекорд, а лишь расхожий пример. В Якутии, которая по площади в пять раз больше Франции, основные автотрассы – 34 000 км зимников и более 2 000 ледовых переправ.

Современная транспортная схема высоких российских широт просто немыслима без множества ледовых аэродромов, площадок подскоков и станций наведения. Посадка самолетов на лёд стала обычным явлением лишь после создания в Арктике первых исследовательских станций и вынужденной практики организации аэродромной службы в Великой Отечественной войне.

Примечательно, что все руководства по устройству зимников, ледовых переправ и аэродромов изданы под грифом НКВД СССР. И написаны так толково, что современные инженеры-гляциологи устроили настоящую охоту за раритетами тюремного творчества.

Русские умельцы использовали лёд как строительный материал рационально и с большой выдумкой, а порой и просто забавлялись. Особо угодил мастеровой люд в 1740 году императрице Анне Иоанновне, охочей до всяких забав и развлечений. Пожелала она справить свадьбу своего придворного шута князя М. А. Голицына в ледяном доме. Потеха потехой, однако дом выглядел внушительно: около 17 м в длину и
6 м в ширину, всё из плит чистого льда, политого водой; двери, окна, архитектурные украшение, мебель, даже пушки перед домом – тоже изо льда. Современные инженеры-гляциологи – тоже неплохие выдумщики. И строят они всё: от транспортных объектов и ледяных плотин до искусственных островов и жилых объектов.

Строители Арктики и Заполярья давно используют в качестве строительного материала ледобетон. Так называют лёд с включённой в него галькой. Ледобетон настолько прочен, что при работе с ним нередко ломаются даже стальные зубья экскаваторов. Другим вариантом ледобетона является лёд с добавлением к нему древесной пульпы («ледопласт»). Материал этот выдерживает давление до 50 кг/см2
и может быть использован в качестве заменителя при постройке плотин на реках Заполярья.

Армирование льда волокнистым материалом повышает предел его текучести и увеличивает прочность. При использовании хлопковых и древесных волокон прочность увеличивается в 2 – 3 раза, стекловолокно даёт увеличение прочности до 8 раз. Древесные опилки и размельчённый торф, смоченные водой и нанесённые на поверхность льда, хорошо предохраняют от таяния складские помещения из льда и ледяные причалы. Промораживание водонасыщенных плывунных грунтов укрепляет стенки котлованов на стройках и избавляет от необходимости производить откачку воды, что приводит к удешевлению строительства.

Грех бросить камень и в иностранных инженеров-гляциологов, больших выдумщиков по части ледового зодчества и даже ледового кораблестроения. В 1942 году в Англии возникла идея создания авианосца из… плавающего айсберга! Ввиду того, что он представляет собой сплошную глыбу льда, ему не были страшны торпеды и бомбы. Правительство Великобритании прельстилось и абсолютной дешевизной проекта. Совместными усилиями Англии и Канады такой ледяной корабль водоизмещением 2.0 млн. тонн был построен. Он имел форму параллелепипеда с толщиной стенок в 9 м и возвышался над водой на 15 м. В верхней части его располагалась взлётно-посадочная полоса размером 600 х 50 м. На корабле было смонтировано 16 холодильных установок, которые поддерживали температуру стен около -15°C. Благодаря работе шести 20-тысячесильных моторов айсберг мог перемещаться со скоростью 7 узлов в час. Все надстройки на нём возводились из смеси льда с древесными опилками, ибо этот материал в 4 раза прочнее льда, обладает ковкостью и оказывает примерно такое же сопротивление взрыву, как бетон. Авианосец даже совершил пробное плавание весной 1945 года. В связи с разгромом гитлеровской Германии проект не понадобился, а ледовый мастодонт мирно растаял. Сегодня проект пытаются реанимировать в свете задачи усиления британского влияния в Артике. В аналогичных целях гляциологи Канады недавно создали искусственную ледяную платформу диаметром 100 метров и толщиной 4 метра. Такая платформа способна выдержать нагрузки 500 – 1500 тонн, использовать её можно в течение 90 зимних дней.

Лёд, очень доступный и экологически чистый материал, становится основным технологическим инструментом инженерной гляциологии 21 века.

Водяной пар на стройке

Пар водяной (газообразная вода) – одно из трёх агрегатных состояний воды. В природе, по классификации Э. И. Мулюкова, он проявляется в трёх видах: в деятельном слое грунта, в составе геологических газов и в приземном слое. Именно последний вид характеризуется как «атмосферный, приповерхностный пар», который издавна используется человечеством.

Универсальные свойства водяного пара давно и хорошо известны. Это одно из самых теплоёмких и наиболее доступных экологически чистых веществ в природе.

Банная процедура – национальная традиция не только русского народа, ибо не чурались пара и древние римляне, вполне разделяют его полезные качества турки и японцы, финны и шведы. Люди с незапамятных времен оценили не только целебные свойства водяного пара, но пытались применить его огромный энергетический потенциал себе во благо и с максимальной пользой: для преобразования тепловой энергии в механическую; для безопасного нагрева, для участия в химических реакциях и т. д. и т. п. Многое человеческому разуму удалось: начиная с XVII века паровые машины изобретали и запатентовывали одну за другой. Девятнадцатое столетие, или, как его ещё называли, «век пара и дарвинизма», подарило миру кроме паровоза и парохода ещё паровое отопление и крекинг нефти, который и отправил паровые двигатели на заслуженный
отдых.

Сегодня пар высокого давления весьма эффективно трудится в атомной и тепловой энергетике, вращая лопасти турбин. Однако и незаслуженно забытый пар низкого давления выходит на новый пик своей популярности, в том числе и в строительной сфере. Опытные строители разумно используют преимущества водяного пара низкого давления: максимальную теплоотдачу пара и минимальные потери энергии при его производстве, возможность производства пара в условиях строительной площадки и практическую безопасность при его эксплуатации в распределительных системах.

В промышленности строительных материалов водяной пар незаменим для прогрева инертных материалов и битума, производства товарного бетона и при пропарке железобетонных изделий после заливки, также при изготовлении пенополистирола, полистиролбетона и гофрокартона. Водяной пар эффективно используется в технологиях просушки древесины, при допостроечной подготовке керамических материалов и переработке глины.

В условиях строительной площадки водяной пар применяют для обогрева бытовых и производственных помещений, их санитарной обработки. При отрицательных температурах с помощью водяного пара прогревают автотранспорт, технику и оборудование. Используется пар для очистки стройплощадок от снега и льда.

Применение пара в технологических процессах во многом зависит от профессиональной компетенции исполнителей, и его роль практически не ограничена: от заливки бетоном  строительных конструкций и дальнейшего подогрева этой массы до беспламенного удаления мусора. Задачи строителей по расширению сферы применения водяного пара во многом облегчат парогенераторы нового поколения – высокомобильные, простые в устройстве и доступные на строительном рынке.

Перспективы и задачи развития знаний о инновационной роли воды в строительной сфере

«Отставание в изучении фундаментальных проблем воды тормозит развитие всех естественных наук, наука должна повернуться лицом к воде. С водой связаны фундаментальные научные проблемы, которые в полной мере ещё не сформулированы, но они есть и их надо будет решать» – таково единое мнение Российской академии наук и властей России.

Зарубежные учёные, занимаясь нанотехнологией, нанообъектами и наноматериалами вплотную заинтересовались наноразмерным состоянием воды. Именно, в тонких плёнках наноразмерного измерения проявляется большинство аномальных свойств воды. В частности, американские и японские учёные абсолютно уверены, что при изучении её в таком состоянии кроется перспектива узнать о воде, её свойствах и структуре всё или почти всё.

Самого пристального внимания заслуживает открытый американскими учёными Ольберном и Кларком эффект интенсификации некоторых химических и биохимических реакций в замороженных растворах. Он имеет прямое отношение к технологиям сохранения пищи и тканей в мёрзлом состоянии, а в перспективе – и к решению почти фантастической проблемы «вечной жизни» – глубокого анабиоза людей в космических кораблях и холодильных установках на Земле.

Швейцарским химиком Куртом Клейном открыта «сухая вода». Им установлено, что при взаимодействии воды (90%) и гидрофобной кремневой кислоты (10%) образуется стабильный белый порошок, который в лабораторных условиях преобразуется в лёд, сохраняющийся при положительных температурах. Стоимость его пока весьма и весьма дорога. Но при разработке малозатратных технологий из него можно воздвигнуть рукотворные острова в Арк-тике и Антарктике, соорудить всепогодные здания и сооружения в высоких широтах, проложить гигантские планетарные автострады.

Основным стимулом для подобных разработок стала «нордификация» экономики развитых промышленных стран: перемещение добычи углеводородных ресурсов под ледяные покровы Арктики, развитие гидроэнергетики и судоходства в высоких широтах.

Не остаются в стороне от проблем «нордификации» строительной отрасли и российские учёные. На протяжении последнего десятилетия в Якутском университете успешно ведутся эксперименты по усилению прочности искусственного льда. Ледяной монолит оказывается особо прочным, если его создают из переохлаждённой воды (до -40°C) и под воздействием ультразвука. При вмораживании 5–10-миллиметровых шариков из полиэтилена в лёд прочность его многократно увеличивается.

В терминологии российской инженерной гляциологии наряду с природным льдом стал  популярен «технический лёд», который создаётся послойным ли обрызговым намораживанием с добавлением армирующих компонентов: песка, гравия, древесноволокнистых материалов, стекловолокна. Он более прочен и легко обрабатывается ножом бульдозера. Уже сегодня на строительных площадках Арктики и Крайнего Севера применяются ледобетон и пенолёд, а также дереволёд, песколёд и пластолёд.

Изучению свойств и структуры воды посвящены тысячи работ теоретиков и экспериментаторов. Но в России все они разрознены, не скоординированы. Прямо касается вышенаписанное и строительной науки: «Все исследования, касающиеся воды в строительной сфере, должны координироваться из одного центра», – заклинают наши учёные. «На сегодня такого центра нет», – тут же печально констатируют они.

Основная задача профессионального российского строительного сообщества – в ближайшее время создать подобный центр (институт, технопарк – название значения не имеет) и последовательно решить все водные проблемы. Российские учёные и инженеры потенциально способны и на великие открытия, и на методическую работу в этом направлении.

В заключение

«Какова роль воды в строительстве?» – вопрос далеко не простой. Всё, о чём было рассказано
о ней в данной работе, далеко от совершенства, ибо во многих случаях дать полный и ясный ответ пока невозможно.

А кому это надо? Нам, строителям: и практикам строительной площадки, и специалистам промышленности строительных материалов, и тем, кто подвизается на ниве строительной науки. А под лежачий камень и вода не течёт.

Борис СКУПОВ

АиС№1(135) 2016 г.

 

 
 
 
Баннер
Баннер
Баннер
Баннер
Закрыть

У нас новый сайт!

Вся актуальная информация на новом сайте!

idsmedia.ru

Перейти