Фотокаталитический бетон

Фотокаталитический бетон - бетон, в который или на поверхность которого внесен фотокатализатор (вещество, которое при фотооблучении проявляет одну или больше функций, основанных на окислительно-восстановительных реакциях, включая самоочищение, разложение и удаление загрязняющих веществ, устранение нежелательных запахов, антибактериальное и противотуманное действие) путем перемешивания при приготовлении бетонной смеси, пропитки, нанесения покрытия и другим аналогичным образом.

Технические требования к фотокаталитическим бетонам, методы их испытаний и правила приемки, а также требования к материалам, применяемым для их изготовления регламентируются ГОСТом Р 57255-2016 «Бетоны фотокаталитически активные самоочищающиеся. Технические условия», разработанным Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона им. А.А. Гвоздева - структурным подразделением АО НИЦ «Строительство» и введенным в действие с 01 июля 2017 года Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 10 ноября 2016 года N 1659-ст.

Специальные свойства фотокаталитических бетонов характеризуются следующими показателями:

• способность к самоочищению (в данном случае самоочищение – это функция фотокатализатора, содержащегося на поверхности бетона, предотвращать его загрязнение за счет разложения загрязнителей в результате окислительно-восстановительных реакций при облучении светом и/или за счет их смывания с поверхности под воздействием воды, в том числе в виде дождя, или вследствие проявляющейся гидрофильности поверхности), определяемая изменением краевого угла смачивания (или контактного угла - угла, образованного касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, при этом вершина угла лежит на линии раздела трех фаз - твердой, жидкой и газообразной) под воздействием ультрафиолетового излучения;
  
  
• разложение (минерализация) загрязнителей воздуха: оксидов азота и летучих органических веществ (ЛОВ).

Технические требования к показателям специальных свойств фотокаталитических бетонов приведены в Таблице 1.

Таблица 1

Требования к бетонным смесям и материалам, применяемым для изготовления фотокаталитических бетонов соответствуют действующим ГОСТам на стандартные бетонные смеси и материалы для их изготовления. Для придания фотокаталитических свойств в бетонные смеси или на их поверхность вводят/наносят специальные добавки. Для данных бетонов допускается применять органические добавки.

Изобретен фотокаталитический бетон сравнительно недавно, а первое здание с его применением было построено только в 2000 году - им стала церковь в Италии. В проект здания церкви были заложены конструкции из бетона, которые по замыслу архитектора походили на наполненные ветром белоснежные паруса. Чтобы паруса всегда оставались белыми, их надо было регулярно чистить. Делать это систематически, учитывая очень большую высоту архитектурной композиции, было нереально. Вот тогда ученые предложили свою новейшую разработку - самоочищающееся покрытие бетонных стен. Как выяснилось позже, это покрытие не только самоочищалось, но и поглощало выхлопные газы транспортных средств. То есть новейшее изобретение служило еще и целям экологии.

Фотокаталитический бетон, помимо явных преимуществ в виде самоочищения и поглощения вредных веществ из воздуха, имеет и ряд недостатков:

• в ходе протекания фотокаталитической реакции образуются продукты разложения загрязняющих поверхность веществ, которые могут быть токсичнее первичных загрязнителей (этот недостаток частично ликвидируется адсорбцией вторичных веществ на поверхности до их минерализации);
  
  
• стоимость фотокаталитического цемента (применяемого для данного бетона) существенно выше, чем у стандартного цемента;
  
  
• в целом, механические характеристики фотокаталитического цемента (применяемого для данного бетона) ниже, чем у таких же характеристик стандартного цемента (фотокаталитическая активность данного бетона повышается по мере увеличения доли фотокатализатора в цементе, но при этом количество катализатора должно быть не больше 5% от общей массы бетона; при превышении 5% существенно снижаются механические показатели);
  
  
• необходима высокая квалификация инженерно-технического состава для правильного подбора специальных добавок (всего два примера: первый - есть разновидности фотокаталитического цемента, которые активируются не под воздействием солнечных лучей, второй - под направленными лучами источника ультрафиолетового излучения; на основе диоксида титана разработаны катализаторы с добавлениями углерода, серы или азота, которые применяют, если активация реакции нужна только при облучении видимым светом).

Фотокаталитические бетоны применяют как для сборных бетонных и железобетонных изделий и конструкций заводского изготовления, включая мелкоштучные изделия, так и для монолитных конструкций.

В статье использована информация с сайта betonpedia.ru