ИМИТАЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ В СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКЕ

Проблемы, связанные с качеством жизни и окружающими природной, ландшафтной, инфраструктурной, промышленными средами являются первоочередными для нашего общества, поскольку коренным образом определяют жизнь последующих поколений. Преобразование живой среды, начавшееся сегодня – это здоровье людей и природных экосистем следующего дня. В настоящее время вопросы экологической безопасности строительных материалов, изделий и конструкций не получили должного комплексного рассмотрения, что связано, в частности, с несовершенством существующей нормативно-правовой базы, системы государственного регулирования строительного рынка [6, с. 42]. Контролирующим органам необходимо регламентировать деятельность заводов-изготовителей минеральных вяжущих, бетонных и железобетонных изделий, стеклопродукции, силикатных изделий, теплоизоляционных материалов и т.д. по соблюдению принятых в официальных документах рецептур и технологий производства; подчас под марками одобренных санитарными службами образцов выпускают материалы, оказывающие вредное воздействие на здоровье людей. Особенно это важно в связи с применением в строительном производстве широкого спектра техногенного сырья и промышленных отходов, а постепенное снижение объемов разрабатываемого природного сырья и утилизация отходов имеют существенное экономическое и экологическое значение [1, с. 91; 2, с. 10; 5, с. 984; 11, с. 938; 14, с. 132].

Актуальное направление последнего десятилетия – создание строительных материалов, имитирующих природный камень, древесину и т.д. Действительно, ввиду истощения запасов природного сырья необходима постепенная реорганизация производства строительных материалов, создание искусственных аналогов с применением промышленных отходов [4, с. 667]. Преимущества искусственных материалов по сравнению с натуральными прежде всего в устойчивости к неблагоприятным условиям эксплуатации, достаточной прочности, меньшей стоимости.

Существуют различные способы имитации древесины, материалы на основе фиброцемента, металлический сайдинг и т.п. Например, искусственный камень применяется в отделке фасадов зданий, в ландшафтных работах, служит элементами интерьера и т.д. Примеры смесей для искусственного камня [9, 10]:

1) имитация базальта, вес. ч.: портландцемент 0,9-1,1; темно-серая гранитная или мраморная крошка с размером зерен 10-15 мм 0,5-0,7; черная гранитная или мраморная крошка с размером зерен 5-10 мм 1,3-1,5; кварцевый песок 1,3-1,5; суперпластификатор С-3 0,05-0,1; молотое силикатное стекло с размером зерен 0,5-1 мм 0,5-0,7; стекловолокно, нарезанное на отрезки 5-50 мм, 0,05-0,1 при водоцементном отношении 0,9-1,1;

2) сырьевая смесь для получения искусственной породы, включающая при следующем соотношении компонентов, масс. %: портландцемент 25-30; песок (отходы на основе карбоната кальция) 12-22; силициды углерода 10-15; стеклянное волокно 10-15; этилсиликонат натрия или метилсиликонат натрия 3-5; вода 25-30.

Вопросы разработки и дальнейшей эксплуатации качественных имитационных материалов вне сомнения востребованы как в мирной строительной отрасли, включая реставрационные работы, декоративную отделку поверхностей, так и для маскировки и окрашивания военной техники, имитирования ложных целей, подъездных путей, других характерных элементов инфраструктуры позиционного района и т.д. [3, c. 107].

Получение современных эффективных материалов также подразумевает управление процессами структурообразования на различных структурных уровнях [7, с. 24; 15, с. 47]. Интерес материаловедов к наносистемам обусловлен возможностью их модификации нанодобавками при переходе с микро - на наноуровень, что отличается изменением свойств существующих материалов. Так, особое место среди техногенных наноотходов Самарской области занимают шламы, которые представляют микрогетерогенные структурированные системы [8, с. 124; 12, с. 217; 13 с. 40908]. В их составе содержатся компоненты широкого спектра полифункционального действия, сочетание которых может оказывать пролонгированное действие на свойства материалов. Исследования неорганических полимеров техногенного происхождения (шламов) показывают, что по условиям образования, размерности, высокой поверхностной и химической активности, а также кластерной структуре являются наноразмерными объектами [12, с. 217; 13, с. 40908]. В основе их образования, в частности, находится процесс осаждения твердых частиц из сточных вод промышленных предприятий, который соответствует известному золь-гель методу образования коллоидных систем. Метод основан на реакции полимеризации неорганических соединений: сточная вода – осаждение твердых частиц и последующее образование геля; сушка в естественных условиях или при термообработке. Многие свойства твердых тел связаны с определенной размерностью, ниже которой свойства изменяются с проявлением квантово-механических эффектов в области поверхности раздела фаз. Регулирование параметров наноструктур создает возможности перехода к новому поколению материалов, свойства которых корректируются не путем изменения химического состава компонентов, а в результате управления их размерами и поверхностными эффектами. Результаты межкластерных взаимодействий в сложносоставленных композициях являются основными при рассмотрении нано-, микро- и мезосвойств в твердых телах. Характерная особенность свежеосажденных шламов – наличие адсорбционно-связанной воды, которая играет активную роль в формировании комплекса структурно-реологических свойств, а также адгезионной прочности. Адсорбционно-связанная вода в шламах является квазитвердой составляющей, которая отличается плотностью более единицы и представляет систему, выполняющую в структуре цементных или смешанных вяжущих и композиций на их основе положительную упрочняющую роль [13, с. 40908].

Таким образом, для непрерывного развития строительной индустрии и отраслей техники в целом, сохранения природных ресурсов и улучшения экологической обстановки необходимо внедрение принципов энерго- и ресурсосбережения, малоотходного производства - применение техногенного сырья и отходов промышленности в создании новых качественных материалов, включая имитационные.

Список литературы:

1. Вавилова Т.Я., Коваленков И.О. Актуальные направления архитектурного проектирования объектов обращения с отходами. // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. – 2016. – № 1 (22). – С. 91 – 96.
2. Дворкин Л.И., Дворкин О.Л. Строительные материалы из отходов промышленности. // Ростов н/Д: Феникс, 2007. – 368 с.
3. Королёв А.Ю., Королёва А.А., Яковлев А.Д. Маскировка вооружения, техники и объектов. – СПб: Университет ИТМО, 2015. – 155 с.
4. Молева Н.Ю., Сидоренко Ю.В., Блатова О.А. Имитация строительных материалов. // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 11-5. – С. 666-667. 
5. Романова Е.В. Экологическая мотивация будущих руководителей строительной сферы. // Экономика и предпринимательство. – 2016. - № 9 (74). – С. 984-987.
6. Румянцева Е.Е. О развитии рынка строительных материалов с позиций экологической безопасности. // Строительные материалы. – 2003. - № 12. - С. 42 - 43.
7. Сидоренко Ю.В. Аспекты формирования структуры в теплоизоляционных пенобетонах. // Вопросы современной науки: коллективная научная монография; [под ред. Н.Р. Красовской]. – М.: Изд. Интернаука, 2016. - Т. 7. – C. 24 – 43.
8. Чумаченко Н.Г. Влияние щелочного стока производства капролактама на свойства шпаклевочных масс. // Научное обозрение. – 2015. - № 9. – С. 124 – 127.
9. Щепочкина Ю.А. Сырьевая смесь для получения материала, имитирующего базальт. / RU 2489383. [электронный ресурс] — Режим доступа.  — URL: http://findpatent.ru/patent/248/2489383.html (дата обращения 20.11.2016).
10. Щепочкина Ю.А. Сырьевая смесь для получения искусственной породы. / RU 2466951. [электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://www.findpatent.ru/patent/246/2466951.html (дата обращения 20.11.2016).
11. Vavilova T.Ya., Potienko N.D., Zhdanova I.V. On modernization of capital construction projects in the context of sustainable development of social sphere. // Procedia Engineering. – 2016. – T. 153. – Pp. 938 – 943.
12. Guryanov A.M. Investigation of hydrated portland cement structure formation by means of small angle neutron scattering. // Procedia Engineering. – 2016. – T. 153. – Pp. 217 - 222.
13. Korenkova S.F., Sidorenko Y.V. Nanotechnogenic raw materials for the production of the construction materials. // International Journal of Applied Engineering Research. – 2015. – Т. 10. – № 20. – Pp. 40908 - 40913.
14. Romanova E. Studying of innovative qualities at experts in the field of production and use of eco-friendly construction materials. // Materials Science Forum. – 2016. – T. 871. – Pp. 132-137.
15. Sidorenko Y.V., Korenkova S.F. Self-Organization Processes in Silicate and Cement Construction Materials. - Materials Science Forum. – 2016. – T. 871. – Pp. 47-52.