Феоктистов Д.О.
ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В МАЛОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС, ВОДООТВЕДЕНИЯ И ВОДОПОДАВЛЕНИЯ ГРУНТОВЫХ, ТАЛЫХ И ИНЫХ ВОД *
Аннотация:
статья посвящена применению композитных материалов в малом строительстве для создания фильтрационных завес и систем водоотведения. Рассматриваются уникальные свойства композитов, такие как высокая прочность и устойчивость к коррозии, что делает их эффективными для защиты инфраструктуры от воздействия воды. В работе анализируются различные виды композитных материалов, их преимущества по сравнению с традиционными решениями и конкретные примеры успешного использования в строительных проектах, направленных на защиту от грунтовых вод.
Ключевые слова:
композитные материалы, фильтрационные завесы, грунтовые воды, причины подтоплений, талые воды
Современные методы строительства малых объектов сталкиваются с множеством гидротехнических вызовов, требующих инновационных решений для эффективного управления водными потоками и защиты инфраструктуры от воздействия воды. В данной работе я рассматриваю использование композитных материалов как перспективное направление для решения таких задач.Композитные материалы обладают уникальными свойствами, такими как высокая прочность, устойчивость к коррозии и гибкость, что делает их идеальными для создания фильтрационных завес и систем водоотведения. Они обеспечивают надежную барьерную функцию, предотвращая проникновение воды в строительные конструкции и способствуя эффективному отводу избыточной влаги.В рамках исследования рассматриваются различные виды композитных материалов, их характеристики и преимущества по сравнению с традиционными материалами. Также анализируются конкретные примеры успешного применения композитов в строительных проектах, направленных на защиту от грунтовых вод.Актуальность проблемы.Актуальность проблемы подтоплений цокольных, подвальных и полуподвальных помещений при строительстве и эксплуатации зданий в условиях высоких грунтовых вод, а также на берегах водоемов и в районах с обильными осадками необходимо рассматривать с учетом нескольких ключевых аспектов.В первую очередь, подтопления представляют серьезную угрозу для структурной целостности зданий. Вода, проникающая в цокольные, подвальные и полуподвальные помещения, может вызывать деформацию и разрушение строительных материалов. Это особенно актуально для старых зданий, где возможно нарушение гидроизоляционных слоев из-за старения материалов или несоответствия современным требованиям.Во-вторых, подтопления угрожают здоровью жильцов и пользователей помещений. Влага способствует развитию плесени и грибковых заболеваний, которые могут стать источником аллергий и других здоровотворных проблем. Кроме того, влажные условия способствуют росту насекомых и микроорганизмов, что дополнительно ухудшает качество внутренней среды помещений.Третий аспект заключается в экономических потерях, связанных с необходимостью ремонта и восстановления поврежденных конструкций после подтоплений. Высокие затраты на устранение последствий подтоплений могут оказать значительное влияние на бюджеты как частных, так и муниципальных строительных проектов.Наконец, с учетом изменения климатических условий и увеличения частоты экстремальных погодных явлений, таких как сильные дожди и наводнения, проблема подтоплений становится все более актуальной и требует разработки эффективных и устойчивых технологий для защиты строений от водных воздействий.Таким образом, понимание и решение проблемы подтоплений цокольных, подвальных и полуподвальных помещений являются ключевыми задачами в современном строительстве и требуют комплексного подхода с применением современных технологий и материалов для обеспечения устойчивости и долговечности строительных конструкций.Причины проблем.Часто с этой проблемой сталкиваются собственники жилья из-за ошибок, допущенных при проектировании и строительстве фундаментов, а также из-за попыток сэкономить на материалах, заменяя дорогостоящие материалы на более дешевые и менее качественные. Однако, еще чаще затопления происходят в строениях ветхого и старого жилья, построенного 30, 50, 100 лет назад. В то время не было такого выбора гидрофобных материалов и современных технологий по отводу воды, и агрессивная водная среда год за годом разрушала основания построек.Последствия подтоплений.Размывая фундамент, вода создает угрозу осадки и гниения деревянных конструкций, что угрожает здоровью людей. Грибок и плесень, возникающие из-за влажности, могут быть источником множества заболеваний и способствуют появлению различных насекомых и паразитов. Поэтому для качественного решения этой проблемы необходим индивидуальный подход в каждом конкретном случае, чтобы устранить проблему с минимальными затратами.Опыт и новые технологии.Имея значительный опыт в применении различных гидрофобных материалов и технологий отвода грунтовых, талых и иных вод при строительстве искусственных сооружений, таких как пешеходные, автомобильные и железнодорожные мосты, дороги и тоннели, я решил применить свои знания в малоэтажном строительстве и строительстве искусственных сооружений.В ходе возведения новых зданий и реконструкции существующих строителям часто приходится сталкиваться с грунтовыми и поверхностными водами. Эффективность и стоимость мероприятий по борьбе с паводками и дренажу непосредственно влияют на итоговую цену объекта. В настоящее время доступны различные системы, которые обеспечивают постоянный и надежный дренаж в основаниях зданий и сооружений. Одним из современных решений является использование геосинтетических материалов в дренажных системах, что позволяет существенно снизить затраты на строительство [1, 2].Инновации и предложения.Предлагаемая мной технология с использованием композитных материалов на основе стекловолокна позволит не только сделать основания строений сухими, но и поможет без ущерба для человека и окружающей среды защитить и укрепить их от агрессивной среды. Преимущества стекловолокна включают его экологическую чистоту и прочность. Материал, получаемый при плавлении стекла и последующем растягивании его в волокна, объединяется с эпоксидными или полиэфирными смолами и может быть использован в следующих областях:Береговые линииКаналыОстроваПричалыПлотиныШлюзыМолыДокиКоллекторыТоннелиВодоприемные и водоотводные конструкцииУкрепление осыпей и склоновТраншеи и котлованыОбустройство очистных сооруженийТаким образом, применение композитных материалов открывает новые возможности в малом строительстве для эффективного и экологически безопасного управления водными потоками и защиты сооружений.Сфера применения композитных материалов охватывает широкий спектр областей, где их уникальные свойства делают их предпочтительными по сравнению с традиционными строительными материалами. Вот основные направления использования композитов:Строительство инфраструктуры: Композиты нашли широкое применение в строительстве мостов, тоннелей, путепроводов и дорожных покрытий. Их высокая прочность при относительно низком весе делает их идеальными для создания легких и долговечных конструкций, способных выдерживать значительные нагрузки и агрессивные окружающие условия.Архитектурные решения: В архитектуре композитные материалы используются для создания фасадов зданий, декоративных элементов и кровельных покрытий. Они обеспечивают большую свободу в дизайне благодаря возможности формирования сложных геометрических форм и использования различных текстур.Авиационная и автомобильная промышленность: В авиации и автомобилестроении композиты используются для создания легких и прочных крыльев, корпусов, кузовных элементов и деталей салона. Это позволяет снижать вес транспортных средств, улучшать экономичность и производительность.Энергетические конструкции: В сфере энергетики композиты применяются для создания корпусов ветрогенераторов, солнечных панелей, а также для изоляции и защиты электрических и тепловых систем. Они обладают высокой стойкостью к воздействию внешней среды и обеспечивают долговечность конструкций.Водоотведение и водоснабжение: Композиты используются для создания водоотводных и водоподводных систем, водосточных труб и канализационных коллекторов. Их устойчивость к коррозии и агрессивным средам позволяет обеспечивать надежную и долговечную работу в системах водоснабжения и водоотведения.Морские и подводные конструкции: В морском строительстве композиты применяются для создания корпусов судов, понтонов, причальных сооружений, а также для защиты и укрепления подводных структур. Они обладают высокой устойчивостью к соленой воде и коррозии, что делает их идеальными для использования в морских условиях.Сельское хозяйство и строительство сельскохозяйственных сооружений: В сельском хозяйстве композитные материалы используются для создания теплиц, хранилищ удобрений и водоемов. Их высокая стойкость к воздействию влаги и химических веществ делает их особенно ценными для аграрного сектора [3].В целом, применение композитных материалов в современном строительстве и других отраслях экономики продемонстрировало их значительные преимущества перед традиционными материалами, обеспечивая высокую производительность, долговечность и устойчивость к внешним воздействиям.Сфера применения композитных материалов охватывает широкий спектр областей, где их уникальные свойства делают их предпочтительными по сравнению с традиционными строительными материалами. Вот основные направления использования композитов:Строительство инфраструктуры: Композиты нашли широкое применение в строительстве мостов, тоннелей, путепроводов и дорожных покрытий. Их высокая прочность при относительно низком весе делает их идеальными для создания легких и долговечных конструкций, способных выдерживать значительные нагрузки и агрессивные окружающие условия.Архитектурные решения: В архитектуре композитные материалы используются для создания фасадов зданий, декоративных элементов и кровельных покрытий. Они обеспечивают большую свободу в дизайне благодаря возможности формирования сложных геометрических форм и использования различных текстур.Авиационная и автомобильная промышленность: В авиации и автомобилестроении композиты используются для создания легких и прочных крыльев, корпусов, кузовных элементов и деталей салона. Это позволяет снижать вес транспортных средств, улучшать экономичность и производительность.Энергетические конструкции: В сфере энергетики композиты применяются для создания корпусов ветрогенераторов, солнечных панелей, а также для изоляции и защиты электрических и тепловых систем. Они обладают высокой стойкостью к воздействию внешней среды и обеспечивают долговечность конструкций.Водоотведение и водоснабжение: Композиты используются для создания водоотводных и водоподводных систем, водосточных труб и канализационных коллекторов. Их устойчивость к коррозии и агрессивным средам позволяет обеспечивать надежную и долговечную работу в системах водоснабжения и водоотведения.Морские и подводные конструкции: В морском строительстве композиты применяются для создания корпусов судов, понтонов, причальных сооружений, а также для защиты и укрепления подводных структур. Они обладают высокой устойчивостью к соленой воде и коррозии, что делает их идеальными для использования в морских условиях.Сельское хозяйство и строительство сельскохозяйственных сооружений: В сельском хозяйстве композитные материалы используются для создания теплиц, хранилищ удобрений и водоемов. Их высокая стойкость к воздействию влаги и химических веществ делает их особенно ценными для аграрного сектора [4].В целом, применение композитных материалов в современном строительстве и других отраслях экономики продемонстрировало их значительные преимущества перед традиционными материалами, обеспечивая высокую производительность, долговечность и устойчивость к внешним воздействиям.Сравнение композитных материалов с классическими строительными материалами (такими как бетон, сталь, дерево и кирпич) является важным аспектом при оценке их применимости и эффективности в различных областях.Прочность и вес:Композиты: Одно из главных преимуществ композитов заключается в их высокой прочности при низком весе. Например, углепластики имеют высокую прочность при меньшем весе по сравнению с металлами. Это делает композиты идеальными для создания легких конструкций, требующих высокой прочности.Классические материалы: Бетон и сталь обладают хорошей прочностью, но их плотность выше, что делает конструкции из этих материалов более тяжелыми. Дерево и кирпич также тяжелые, но их прочность и устойчивость к воздействию окружающей среды различаются в зависимости от условий эксплуатации.Коррозионная стойкость:Композиты: Одним из ключевых преимуществ композитных материалов является их высокая устойчивость к коррозии. В отличие от металлов, которые могут ржаветь или корродировать под воздействием влаги и химических веществ, композиты не подвержены этому типу разрушения.Классические материалы: Металлы, особенно железо и его сплавы, требуют защитных покрытий или специальных легирующих добавок для предотвращения коррозии. Дерево и кирпич также могут быть подвержены воздействию влаги и гниению.Теплоизоляционные свойства:Композиты: Композитные материалы могут обладать хорошими теплоизоляционными свойствами, в зависимости от используемых компонентов. Например, углепластики могут иметь низкий коэффициент теплопроводности, что делает их хорошими для создания теплоизоляционных конструкций.Классические материалы: Бетон и кирпич имеют относительно высокий коэффициент теплопроводности, что требует дополнительных мероприятий для обеспечения теплоизоляции. Дерево, в зависимости от видовых характеристик, может обладать хорошей теплоизоляцией.Эстетические свойства и дизайн:Композиты: Композитные материалы позволяют создавать сложные формы и текстуры, что дает большую свободу в архитектурном дизайне. Они могут имитировать различные текстуры и отделки без необходимости использования дополнительных отделочных материалов.Классические материалы: Традиционные материалы имеют свои естественные текстуры и отделочные возможности, которые могут быть привлекательны для определенных архитектурных стилей. Однако, создание сложных форм может потребовать дополнительных трудозатрат и материалов.Экологические аспекты:Композиты: В зависимости от используемых компонентов и технологий производства, композитные материалы могут быть экологически более чистыми, чем некоторые традиционные материалы. Они могут быть устойчивы к воздействию окружающей среды и требовать меньше ресурсов на производство.Классические материалы: Дерево является природным материалом, который, если добывается устойчивым способом, может быть экологически устойчивым. Бетон и металлы требуют значительных ресурсов и энергии на производство и могут иметь негативное воздействие на окружающую среду.Таким образом, сравнение композитных материалов с традиционными материалами показывает, что каждый тип материала имеет свои преимущества и ограничения, которые необходимо учитывать при выборе для конкретных проектов и условий эксплуатации.Композитные материалы играют важную роль в экологически устойчивом строительстве и промышленности. Они обладают рядом характеристик, которые могут положительно влиять на окружающую среду по сравнению с традиционными материалами. Вот как композитные материалы влияют на экологию:Энергоэффективность в производстве:Низкое энергопотребление: Производство композитных материалов, таких как стеклопластик или углепластик, может требовать меньше энергии по сравнению с производством стали или алюминия. Это связано с тем, что процессы, используемые для создания композитов, часто менее энергоемкие и требуют менее высоких температур.Использование возобновляемых источников: Некоторые композитные материалы могут быть произведены с использованием возобновляемых источников, таких как растительные волокна (например, лен, джут) и биополимеры. Это снижает зависимость от ископаемых ресурсов.Долговечность и сниженное обслуживание:Устойчивость к коррозии: Композитные материалы не подвержены коррозии, что увеличивает их долговечность и снижает необходимость в частом ремонте и замене. Это сокращает потребление материалов и ресурсов на протяжении жизненного цикла конструкции.Устойчивость к агрессивным средам: Композиты хорошо сопротивляются воздействию химических веществ, ультрафиолетового излучения и влаги, что также способствует увеличению срока службы.Легкость и уменьшение транспортных затрат:Снижение веса: Композитные материалы часто легче традиционных материалов, что снижает затраты на транспортировку. Это уменьшает выбросы углекислого газа, связанные с транспортировкой материалов на строительные площадки.Утилизация и переработка:Переработка композитов: Некоторые композитные материалы могут быть переработаны в конце их жизненного цикла. Например, стеклопластик и углепластик могут быть измельчены и использованы повторно в производстве новых композитов или в качестве наполнителей для других материалов.Биокомпозиты: Композиты на основе натуральных волокон и биополимеров могут быть биоразлагаемыми или компостируемыми, что снижает их воздействие на окружающую среду после использования.Снижение углеродного следа:Энергоэффективные конструкции: Благодаря своей легкости и высоким изоляционным свойствам, композитные материалы способствуют созданию энергоэффективных зданий и сооружений. Это приводит к снижению энергопотребления на отопление и охлаждение, что уменьшает углеродный след эксплуатации зданий.Инновационные решения: Внедрение композитных материалов в такие области, как ветроэнергетика (лопасти ветрогенераторов), солнечная энергетика (панели и крепежные конструкции), транспорт (легкие корпуса автомобилей и самолетов) и строительство (изолирующие панели и фасадные системы), способствует развитию возобновляемых источников энергии и снижению зависимости от ископаемых ресурсов.Проблемы и вызовы: Хотя композитные материалы обладают множеством экологических преимуществ, существуют и определенные проблемы, которые необходимо учитывать:Процесс переработки: Не все композитные материалы легко поддаются переработке, особенно сложные многослойные конструкции. Разработка технологий переработки и утилизации композитов остается актуальной задачей.Использование синтетических полимеров: Некоторые композиты содержат синтетические полимеры, которые не являются биоразлагаемыми. Увеличение доли биополимеров в композитах может способствовать решению этой проблемы.Таким образом, композитные материалы представляют собой перспективное направление в контексте экологически устойчивого развития. Их применение может существенно снизить негативное воздействие на окружающую среду, повысить энергоэффективность и долговечность конструкций, а также способствовать развитию возобновляемых источников энергии.
Номер журнала Вестник науки №9 (78) том 5
Ссылка для цитирования:
Феоктистов Д.О. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В МАЛОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС, ВОДООТВЕДЕНИЯ И ВОДОПОДАВЛЕНИЯ ГРУНТОВЫХ, ТАЛЫХ И ИНЫХ ВОД // Вестник науки №9 (78) том 5. С. 387 - 399. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/17532 (дата обращения: 19.07.2025 г.)
Вестник науки © 2024. 16+