Дом из нетающего льда
“Я не терплю ничего вечного”, — неожиданно спокойно сказал он и выстрелил.
А. Стругацкий, Б. Стругацкий. Попытка к бегству
Ежегодно во всем мире сносят сотни тысяч зданий и на их месте строят что-то новое. Как правило, при этом надо вывезти миллионы тонн мусора и завезти новые строительные материалы. Вот бы найти “вечный” материал, из которого можно строить новое сооружение, разрушая при этом старое.
Аналог такого материала есть, на Севере им пользуются с незапамятных времен. Это лед. В России довольно высокие потешные здания из него строят по крайней мере со времен Анны Ивановны. Правда, прочность получаемых конструкций невелика.
Впрочем, прочность можно повысить. Еще в середине XIX века ученые заморозили мыльные пузыри и выяснили, что тонкие пленки закристаллизованной воды весьма прочны: в них нет термоусадочных раковин и трещин. Принцип “тонких пленок” ныне применяют в Якутии, когда возводят сооружения из монолитного льда: на вершину надувной опалубки в форме арки быстро намораживают слой за слоем. Прочность такой конструкции не уступает бетону.
Главная беда льда в другом — этот материал хорош только зимой. С наступлением весны он разрушается. Попробуем найти ему замену. Для начала определим требования к химически инертному веществу, претендующему на звание “нетающего льда”. Это вещество должно: многократно плавиться и застывать; иметь температуру плавления около 150°С; сохранять прочности и твердости до 70°С (максимальная температура на солнце в жарком климате); плохо проводить тепло; быть безвредным для человека; его должно быть много.
Вооружившись справочниками, автор статьи провел конкурс в масштабах своего письменного стола и выяснил, что этот набор качеств есть у элементарной серы.
Вообще-то строительный материал на ее основе известен, это серополимерный цемент — элементарная сера с большой долей ее полимерных аллотропов и небольшой долей различных добавок-стабилизаторов. Полимерные аллотропы серы играют роль связующего в этом композиционном материале. Увы, название “сероцемент” вводит в заблуждение. Изделие из него получается в результате обратимого физического процесса — застывания жидкого расплава. А настоящий цемент содержит цементный клинкер, затворяемый в бетонных смесях водой, то есть в основе его работы лежит химическая реакция гидратации, повернуть которую вспять невозможно.
Неправильное название привело к тому, что вот уже сорок лет производство серополимерного цемента развивается как альтернатива производству портландцемента. То есть серополимерный цемент применяют в смеси с минеральными наполнителями (серобетон) и с металлическим каркасом (серожелезобетон). На этой “беговой дорожке” он уступает обычным строительным изделиям из бетона и железобетона в прочности и долговечности — вот уже сорок лет играет роль догоняющего.
В действительности же это никакой не цемент, а серополимерный лед, материал для многократного изготовления зданий. В этой области у него нет конкурентов.
Вот как выглядит технология строительства сооружений из серы (см. рис.).
Расплав серополимерного льда с температурой в 130-150°С слой за слоем попадает на вершину надувной опалубки. Стекая вниз, расплав быстро застывает в виде тонких пленок. Чтобы отвести тепло кристаллизации, вначале опалубку, а потом и застывшие слои нужно поливать холодной водой, которая при этом полностью испаряется. Опалубку можно делать из нескольких секций, сочетать купола с арками и монтировать в ней окна и двери. Сама же опалубка может быть как многоразовой, так и одноразовой, из тонких полимерных пленок. Напомним, что нагрев до 120-150°С выдерживают пленки из таких полимеров, как поливинилхлорид (материал для пластиковых обоев и окон), полипропилен (из него делают бутылки для непищевых продуктов) или полиэтилентерефталат (бутылки для воды), разовая опалубка послужит потом как изоляция и элемент внутренней отделки помещений. Когда сооружение возведено, его вершину покрывают слоем гидроизоляции.
Сам же строительный материал делают на месте, из разрушаемого здания, расплавляя его обломки в передвижном плавильнике, или доставляют с сероплавильного завода в изотермических цистернах. Разрушать сооружения из серополимерного льда можно как с помощью внешнего механического воздействия, так и изнутри, с помощью той же надувной опалубки, которую используют по принципу пневмодомкрата.
Посчитаем, какой эффект дает замена строительного материала. Слой серополимерного льда толщиной 50 см по прочности и теплосопротивлению соответствует двухслойному покрытию из 25 см бетона и 25 см пенопласта. Подобное сравнение тем более корректно, что и бетон, и пенопласт можно наносить на надувную опалубку в жидком виде — набрызгиванием.
Кубический метр пенопласта стоит 4000 рублей, кубический метр бетона 915. Тогда стоимость кубического метра двухслойного покрытия составит 2457,5 рублей. Тонна серополимерного льда стоит 288 рублей, а один кубический метр — 576. То есть на одном кубическом метре покрытия можно сэкономить 1881,5 рублей. Таким образом, только затраты на покупку материалов применение серополимерного льда снижает в пять раз, и это без учета многократного использования. Вот сколь полезным может оказаться известное вещество, если посмотреть на него другими глазами.
Кандидат экономических наук Р.И.Шаяхмедов,
Астраханский НИПИ газовой промышленнности