Аннотация: В нашем современном высокотехнологичном мире все больше разрабатываются и распространяются на строительном рынке новые материалы и технологии, которые позволяют изменить подход к производству строительных работ практически на всех этапах их выполнения. Инновационные технологии позволяют облегчить тяжелый труд работника, увеличить производительность труда, его качественные характеристики. От чего и как зависит выбор строительных материалов? Традиционные или инновационные? Этот вопрос затрагивался в статьях В.С. Лесовика «Строительные материалы. Настоящее и будущее», К. Новоковского «Разновидности полимеров и сферы их применения в строительстве», Рубцова О.И. «Керамический кирпич, камни и полнокирпичные стены». Целью работы является анализ отличительных свойств традиционных и инновационных строительных материалов и их применения.

Ключевые слова: природный материал, композитные материалы, экологичность, фантастичность, дизайн, нанотехнологии.

Введение: Желание иметь добротное, уютное, теплое, красивое, да еще и по возможности эксклюзивное жилье (а к этому стремиться практически каждый домовладелец), было у людей всегда. Исходя из различных источников, первые жилища человека появились от 5 тыс. до 7 тыс. лет назад. Естественно, у каждого народа материалы для строительства были разные, т.к. исходили, как правило, из возможностей и наличии природного материала в данной конкретной местности. Материалы, которые можно было без особых усилий использовать для строительства. Местный материал повлиял на архитектурные особенности видов построек. Ведь то, что можно возвести, используя дерево, затруднительно выстроить из камня, причем, как правило, сложной формы. То, что позволяла сделать глина, также сложно повторить из другого строительного кладочного материала.

Изложение основного материала: Существование человечества не возможно без продвижения вперед, а значит без развития культуры, экономики, производства и строительной отрасли, которая на данном этапе получает сильную технологическую поддержку от развивающейся науки. К чему же стремится строительная отрасль, как далеко она ушла от традиционных правил, норм, материалов и технологий, так ли уж сильно ее изменил технический прогресс? В начале статьи уже было сказано, что используемый для строительных работ материал – материал находящийся в доступности в данном регионе. Рассмотрим и определим его востребованность на различных этапах развития общества.

В нашем регионе широко распространены такие строительные кладочные материалы, как камень, т.к. скальные породы здесь преобладают; ракушечник - это созданная природой, осадочная горная порода, состоящая в большей части из раковин морских обитателей и их обломков, материал, органического происхождения который формировался миллионами лет. Россия – страна лесных и таежных просторов, строилась как правило, из дерева так же как и западная часть Украины. А вот ее центральная часть богата таким строительным природным материалом как глина. Именно глина всегда была, есть и будет основным строительным материалом в частном строительстве.

А что же сейчас использует человек для устройства своего жизненного комфорта? Как сильно или вообще изменился ли строительный кладочный материал в наше индустриально и технически продвинутое время? Собственно говоря, не очень. И по сей день основными строительными материалами являются камень, глина, дерево. Да, есть новшества, введенные благодаря развитию науки, которая в том числе своими передовыми технологиями не обошла и строительную отрасль – способствовала увеличению строительных материалов разного назначения.

Раскопки в различных очагах цивилизации, например Месопотамии, Египте. говорят, что из «глиняного камня» грандиозные сооружения возводили задолго до нашей эры. Археологами были найдены кирпичи на Среднем Востоке, возраст которых может быть более 10 000 лет. Самым древним типом кирпичей в западном полушарии считается такой тип кирпичей как саман. На Руси кирпич узнали примерно в IV веке. Из него возводили стены крепостей, храмы, терема, клали печи. В XI-XII веках применяли тонкие, очень тяжелые плиты разных размеров — плинфы. А в XV веке появился кирпич, похожий на современный, — в форме бруска. Именно в это время и начался расцвет «кирпичного дела». При Петре 1 качество кирпича оценивалось очень строго. Привезенную на стройку партию кирпича просто сваливали с телеги: если при этом разбивалось более 3 штук, то вся партия браковалась. Современные технологии расширили диапазон сырьевого материала для формирования кирпича, сохраняя и улучшая при этом, его эксплуатационные качества и свойства. Но что такое кирпич? Кирпич — штучное изделие, предназначенное для устройства кладок. Исторически — искусственный камень правильной формы, используемый в качестве строительного материала, произведенный из минеральных материалов. Еще один вид искусственного камня – бетон, наиболее раннее применение которого обнаружено в гробнице Тебесе (Теве) в Египте, датируется 1950 г. до н. э. По сведениям Плиния Старшего, бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до нашей эры. Одним из первых начали применять бетон народы, населяющие Индию и Китай. Великая китайская страна, строительство которой было начато в 214 г. до н. э., сооружена в основном из бетона. Значит все-таки – камень, независимо от его происхождения, был, есть и будет одним из основных материалов строительной индустрии.

Не оставил технологический прогресс и такой древний строительный материал как дерево. Использование синтетических смол позволило перевести деревообрабатывающую промышленность на безотходное производство, так, как именно низкокачественную древесину, технологическую щепу, а также кусковые отходы и опилки используют для получения композиционных материалов из древесины. Композиционные материалы (древесно-стружечные плиты (ДСП), древесно-волокнистые плиты (ДВП), арболит, фибролит, плиты цементно-стружечные (ЦСП), ксилолит) лишены негативных свойств дерева. Они обладают более высоким модулем упругости при изгибе, высокой прочностью, ударной вязкостью, твердостью, износостойкостью, негорючестью, водоупорностью, что расширяет диапазон их использования. Но все-таки, основа этих материалов – старое, доброе, незаменимое дерево.

А вот, что касается глины – здесь особый случай. Строительство домов из глины переживает новый бум в своей истории и более широкую географию применения. Несмотря на достаточное разнообразие кладочного керамического строительного материала (кирпич, блоки), сама глина сейчас триумфально шествует и по Европе. Именно благодаря своей доступности, простоте использования, а главное, экологичности глина и дома из нее стали таким модным, широко востребованным брендом. Европейские страны стали массово строить для себя глиняные дома. Даже проводят мастер-классы по обучению технологии строительства экологически чистых домов. Объединив технологию строительства домов из глины с дизайнерской фантазией и новыми технологиями, можно получить удивительно фантастический результат.

Как видим, как бы не развивались строительные технологии по производству материалов, все они сводятся, так или иначе, с некоторой модификацией все к тому же камню, дереву, глине – тем материалам, которые использовал человек с того момента, когда у него возникла необходимость укрыться от непогоды и обезопасить себя от хищных зверей.

Нельзя не отметить еще один, очень древний материал, который начал использоваться в строительстве в конце прошлого века - стекло. Нужно заметить, что изначально стекло - это природный вулканический материал, вышедшее на поверхность земли в виде раскаленной лавы миллионы лет тому назад и название ему - обсидиан..

В 2000 г. до н. э. стеклянные изделия были найдены в Индии, Корее, Японии. К XV в. до н. э. стекло массово производилось не только в Египте, но и в Передней Азии, и на Крите. На Руси стекло производили уже более тысячи лет назад, а широко эта отрасль стала развиваться в первой половине XI в. В Европе стекло стало использоваться только в средние века: в быту и для изготовления цветных витражей при строительстве храмов.

Впервые стекло как строительный материал было использовано в конце прошлого века. В наши дни стекло стало доступным и очень часто используется для наружной отделки, как конструкционный материал (стены, перегородки) так и в дизайне помещений. Старый, хорошо известный и востребованный материл, не только не сдает своих позиций, наоборот, расширят диапазон своего использования.

А вот, что касается отделки строений и помещений, то открытием, даже сенсацией стала наскальная роспись в пещерах Гибралтара. По результатам своей работы, ученые сделали вывод, им, наскальным рисункам неандертальцев, около 39000 лет. То есть потребность человека украшать свое жилище, делиться своими достижениями, подвигами и просто эмоциями были заложены в самом начале его существования.

Искусство украшать здания и помещения развивались с опытом, приобретаемом человеком, с открытием новых возможностей использования большего диапазона материалов и технологий. Оно достигло поразительной красоты и совершенства, что способствовало развитию большого разнообразия новых архитектурных форм и дизайнерских решений.

Разнообразие современных отделочных материалов поражает воображение. Технологические и химические лаборатории производителей строительных материалов превосходят самих себя. Создавая все новые и новые модификации строительных смесей, изменяя их качественные и технологические характеристики, они используют при этом новейшие достижения и разработки науки в данной сфере.

В строительстве стали широко применяются различные виды полимеров. Эти синтетические материалы в настоящее время используются при конструировании и отделке зданий и сооружений наряду с традиционным материалом: металлом, бетоном, древесиной, стеклом. Полимеры стали заменителем традиционных стройматериалов благодаря своим уникальным свойствам. К полимерам относятся различные пластики, поликарбонат, полиэтилен, полистирол, фторопласт, искусственный каучук, композитные составы с армирующими элементами из углеволокна, стекловолокна, стеклохолста, металла и так далее. В отличие от традиционных строительных материалов, нужные свойства им задаются при производстве: различная прочность, гибкость, цвет, степень прозрачности, стойкость к температурным воздействиям.

Диапазон применения полимеров в строительстве очень разнообразен. Зачастую один и тот же полимер может использоваться как конструкционный, звуко- и теплоизоляционный или декоративно-отделочный элемент. Полимеры в строительстве могут быть использованы как:

  • несущие и ограждающие конструкции,
  • теплоизоляция,
  • гидроизоляция,
  • полы и напольные покрытия,
  • инженерные коммуникации,
  • клеи, пены, модифицирующие добавки.

Также широкое использование получили современные достижения и разработки нанотехнологий.

Казалось бы – вот они новейшие открытия. Технологический прорыв в науке – наноматериалы, но нет, оказывается наша планета Земля использовала данную технология при своем образовании и формировании жизни. Ведь кальций в кости или раковинах моллюсков, соединены на уровне нанокристаллов на основе смеси белков. Благодаря такому строению моллюски имеют чрезвычайно высокую прочность и ударную вязкость. Изучив данный подарок Земли, ученые широко используют и внедряют его во все отрасли и направления жизни человека.

В строительной отрасли все больше внедряются новейшие материалы – это:

  • стеклопластиковый лист (теплоизоляционный материал);
  • целлюлозный утеплитель,
  • серный бетон,
  • пенобетон с нанодисперсной арматурой,
  • минеральное дерево,
  • электропроводящие краски – негорючи, с высочайшей химической стойкостью, высокой прочностью;
  • наногель – новая революция в строительной индустрии – теплоизоляция с высокой светопроводностью, что ставит стеклопакеты с этим гелем в один ряд с кирпичом и бетоном;
  • краски антибактериальные, с наночастицами серебра;
  • нанокомпозиционные трубы;
  • нанопленки для защитного покрытия цветных пластиков – отражает 80% инфракрасных лучей;
  • нанопокрытия с эффектом лотоса – неуязвимы для воды;
  • самовосстанавливающийся бетон, дышащее стекло.

Нанотехнологии в настоящее время прочно вошли и продолжают расширять свое присутствие в строительной индустрии, несмотря на некоторые трудности, связанные с особенностями строительной отрасли. Но время и дальнейшее развитие технологий и материалов расставит все на свои места, позволит уменьшить некоторые, являющиеся существенными, недостатки строительства: сроки возведения зданий, вес конструкций, внедрение возможностей для дизайнерских решений.

Будет справедливо отметить, что инновации в строительной отрасли уже сейчас расширили возможности современного проектирования, внося в этот процесс элементы оригинальности и фантастичности. Поражают воображения архитектурные проекты будущего, такие, как:

  • "Водоскреб": башня под водой,
  • антиутопическая ферма в Нью-Йорке, США,
  • вращающиеся под влиянием ветра башни в Дубае, ОАЭ,
  • глобальный проект устойчивой цивилизации "Венера",
  • комплекс городской фермы "Стрекоза" в Нью-Йорке, США,
  • отель "Рай на воде" в Шанхае, Китай.

Но на ряду с фантастическими проектами будущего существуют уже реализованные удивительные проекты:

  • «летающие дома» в Японии, для строительства в сейсмических зонах;
  • «Вертикальный лес» в Милане, Италия;
  • «Дом - кактус», Роттердам, Голландия;
  • строительство зданий с использованием строительного 3D принтера и многое другое.

Как бы не развивались технологии будущего и инновации современного строительства, все же бесценный опыт предков был и остается одним из приоритетов строительной отрасли. Экологичность натуральных строительных материалов востребована современным обществом и реализуется им в современном технически обновленном строительном рынке. Подтверждением этого служат разработанные технологии строительства купольных домов без гвоздей, Владивосток, Россия; многоэтажные здания из дерева, Лондон, Великобритания; технология строительства деревянных домов Naturi, Австрия; огнестойкие дома из соломы строятся в Америке, Европе, Китае. В США есть даже проект строительства соломенного небоскреба в 40 этажей. Самые же высокие дома из соломы сегодня – это пятиэтажные здания. Земляной грунт как строительный материал и сегодня используется для строительства опорных конструкций и стен.

Вывод: Развитие науки позволяет улучшать качество построек, увеличивает темп строительства, а значит и общественного развития, но все же оно неразрывно связано с опытом, приобретенным нашими предками в технологии строительства и использовании строительных материалов, поэтому, как правило, разработки ученых в строительной отрасли основаны на традициях и возможностях, подаренных человечеству планетой Земля.

Как бы не развивались технологии будущего и инновации современного строительства, все же бесценный опыт предков был и остается одним из приоритетов строительной отрасли. Экологичность натуральных строительных материалов востребована современным обществом и реализуется им в современном технически обновленном строительном рынке. Подтверждением этого служат разработанные технологии строительства купольных домов без гвоздей, Владивосток, Россия; многоэтажные здания из дерева, Лондон, Великобритания; технология строительства деревянных домов Naturi, Австрия; огнестойкие дома из соломы строятся в Америке, Европе, Китае. В США есть даже проект строительства соломенного небоскреба в 40 этажей. Самые же высокие дома из соломы сегодня – это пятиэтажные здания. Земляной грунт как строительный материал и сегодня используется для строительства опорных конструкций и стен.