За последние десятилетия создано много новых материалов. Но наряду с ними техника, конечно, будет и в дальнейшем широко использовать старые, заслуженные материалы — цемент, стекло, керамику. Ведь освоение новых материалов никогда не отвергает полностью старых, которые лишь потеснятся, уступая какие-то области своего применения.
Например, сейчас во всем мире в год производится примерно 10 - 108 т портландцемента. И хотя уже давно в практике строительства внедрены пластики, нержавеющая сталь, алюминий, цемент по-прежнему сохраняет прочные позиции и, насколько можно судить, сохранит их в предвидимом будущем. Главная причина состоит в том, что цемент более дешев. Его производство требует менее дефицитного сырья, небольшое число технологических операций. И энергии на его производство в результате тоже затрачивается меньше — около 3.1010 кДж/м3. Для производства же 1 м полистирола нужно в б раз больше энергии, а 1 м3 нержавеющей стали — в 30 раз больше. В наше время, когда обращается большое внимание на снижение энергоемкости производств, это приобретает большое значение. Ведь производство материалов как для строительства, так и для изготовления прочей продукции потребляет ежегодно во всем мире около 10-10® т условного топлива, что соответствует примерно 15% потребления энергии или всему мировому Потреблению природного газа. Отсюда интерес ученых к цементу и другим силикатным материалам, хотя в своем настоящем виде они по многим параметрам существенно уступают металлу или пластикам. Впрочем, у силикатных материалов есть и свои преимущества: они не горят, как пласту не подвергаются столь легкой коррозии на воздухе.
Лишь силиконы вещества модификации их структуры, которые повысили бы технологические характеристики материалов. Кроме того, большие усилия исследователей направлены на то, чтобы производить неорганические материалы из максимально дешевого сырья, желательно из промышленных отходов, например делать цемент из металлургических шлаков.
Как можно сделать цемент (бетон) более прочным? Для ответа на этот вопрос необходимо поставить другой вопрос: а отчего он мало-прочен? Оказывается, причиной тому поры в цементе, размеры которых колеблются от размеров порядка атомных до нескольких миллиметров. Суммарный объем таких пор около четверти всего объема затвердевшего цемента. Главный вред цементу наносят именно крупные поры. От них-то и стремятся избавиться исследователи, работающие над совершенствованием этого материала. На этом пути имеются значительные успехи. Уже созданы экспериментальные образцы цемента, свободного от макро-дефектов, прочность которого на изгиб близка к прочности алюминия. В одном из зарубежных журналов была помещена фотография пружины в сжатом и отпущенном состоянии, изготовленной из такого цемента. Согласитесь, что это для цемента весьма необычно.
|