Арктика безжалостна к зданиям и дорогам — экстремальная температурная нагрузка, влажность, ветер и нестабильные грунты существенно затрудняют строительство и эксплуатацию любых капитальных сооружений. Безжалостна и логистика. К примеру, для строительства школы в Анадыри опорные сваи приходится везти из Санкт-Петербурга до Владивостока на товарном поезде, а затем на корабле в столицу Чукотки. Конечная себестоимость строительства здания получается на порядок выше, чем на «большой земле», как и трудозатраты при его возведении. Впрочем, это не означает, что Арктику стоит оставить без школ, домов и дорог — пока государство организует единую систему Северного завоза, которая должна существенно снизить стоимость доставки, ученые разрабатывают новые промышленные материалы, которые позволят удешевить и упростить строительство в Заполярье.

Идея №1. Дом из расплавленной серы

В Арктике накопилось достаточно много серы — отходы от производства нефтепродуктов пока складывают в специальные хранилища. Часть из этих запасов идет на производство серной кислоты, сульфатных удобрений и кормовых добавок для животных, но основная часть все так же годами лежит на складах. Ученые из НОЦ «Российская Арктика» разработали особый высокопрочный бетон с добавлением серы и скипидаросодержащих отходов глубокой переработки древесины. Если обычная бетонная смесь состоит из воды, цемента, песка и щебня, то в «серобетоне» экспериментаторы заменили воду на расплав серы с пластическим модификатором. Подобный бетон почти моментально набирает прочность, а также не зависит от температурных условий: обычному бетону требуется около 28 суток вне экстремальных температур, чтобы набрать прочность, а серный бетон выходит на эксплуатационные характеристики почти сразу. Его можно заливать хоть в -50°С, хоть в штормовой ветер и высокую влажность.

Дополнительный плюс изобретения — рациональное использование отходов, накопившихся за годы промышленного освоения Арктики. Из мертвого груза на балансе добывающих компаний и головной боли экологов сера превратится в ценный ресурс, который можно будет рационально применить.

Идея №2. Гибкие сэндвичи на службе человечества

Столичная компания «Технополис «Москва» разработала и применила на практике новый вид строительного материала, подготовленный специально для быстрого строительства в арктических условиях. «Гибкий сэндвич» представляет собой два тентовых ПВХ-слоя, между которыми находится утеплитель. Одна подобная панель закрывает около 200 кв.м, довольно проста в монтаже и позволяет собирать здания почти как детский конструктор. Компания уже поставила на Крайний Севере около 17 тысяч кв.м. новых панелей, из которых строят учебные центры, склады и хранилища для газа.

Изобретение столичных инженеров выдерживает холода до -50°С, сильные ветры и обладает высокими гидроизолирующими свойствами. При этом оно на 30% дешевле, чем металлические аналоги и гораздо проще в монтаже. На объект гибкие сэндвич панели доставляют уже в собранном виде — их просто нужно установить на каркас, и дом будет готов.

Идея №3. Высокотехнологичная теплоизоляция

Консорциум компаний, в который входят «Мустово», «Регент Балтика» и «БАЛТМАШ», разработал новый теплоизоляционный материал для арктических домов и кораблей. В его основе лежат специальный пенополиуретан и другие компоненты, образующие сложную композитную структуру. За счет использования современных материалов и особой геометрической структуры панелей инженеры и ученые смогли избежать появления «мостиков холода», добиться малого веса теплоизоляции и легкости монтажа. С помощью нового материала можно за несколько дней силами необученных, но мотивированных арктическим холодом сотрудников, создать замкнутый тепловой контур в бытовке, доме или судовой надстройке. Производится новая теплоизоляция путем последовательного напыления слоев, что сходно с технологией 3D-печати.

Сейчас консорциум оформляет патент на свое изобретение, а также создает производственную линию для массового производства. По словам разработчиков технологии, они стремились создать «конструктор «лего» для утепления», который можно будет применить как в новых, так и в уже существующих объектах.

Идея №4. Сапонитовая добавка для стен

В Архангельской области рядом с поселком Поморье находится одно из крупнейших арктических месторождений алмазов, носящее имя М.В. Ломоносова. Помимо драгоценных камней оно на 60-70% состоит из вязких сапонитовых глин, которые в процессе разработки карьера приходится отправлять на так называемые «пляжи». По сути, это хранилища твердых отходов, которые не очень нравятся экологам, твердящим об изменении экологического баланса хрупкой природы Приморья. На помощь природе пришли ученые из Северного федерального университета, предложившие производить из сапонитовых глин специальную вяжущую добавку, повышающую прочность бетона.

Главный научный сотрудник отдела целевых научных программ САФУ, д.х.н. Аркадий Айзенштадт отмечает, что в Арктике бетон должен выдерживать около 150 циклов замораживания-размораживания и нагрузку от 15 до 25 условных тонн. «Для таких бетонов (от Б15 до Б25) 7% добавки активированного модифицированного сапонита достаточно, чтобы обеспечить заданную прочность и морозостойкость», — отметил ученый в комментарии НОЦ «Российская Арктика». Помимо создания добавок, на основе сапонитовой глины можно создавать и новые строительные материалы — САФУ ведет активную разработку, ставя все больше новых экспериментов.

Идея №5. Грунтобетон из гранулированного шлака

Одним из важных условий прогнозируемого развития экономики АЗРФ является обеспечение логистики, которое невозможно без строительства дорог, укрепления берегов рек и портов. Между тем, Заполярье активно сопротивляется попыткам его покорить — то вечная мерзлота подтает, то половодье размоет берега. С целью хоть как-то укротить нежелание природы пребывать «в рамках» цивилизации компания «ПОЛИПЛАСТ Северо-Запад» разработала и протестировала специальный грунтобетон на основе гранулированного шлака. Последний поставляют крупные металлургические компании, избавляясь от отходов производства.

Грунтобетон имеет плотность около 2000 кг/м3, что сравнимо с классическими «тяжелыми» видами бетона, но для его производства нужен, собственно, гранулированный шлак и грунт, добытый неподалеку. В рамках испытаний его брали прямо из русла реки Северная Двина вместе с деревом, металлом, стеклом и другим мусором. Строители произвели на месте пять балластных матов весом от 500 до 700 кг, которые показали достаточную влаго- и морозоустойчивость, а также сопротивляемость коррозии. Подобное решение позволяет быстро производить нужные материалы для укрепления берега или подготовки основы под дорожное полотно на месте, при этом дополнительно консервируя нетоксичный мусор внутри балластного мата.