Fotokatalyyttiset betonit on saanut nimensä kemiallisen prosessin - fotokatalyysin mukaan, joka tapahtuu betonin rakenteessa valon vaikutuksesta. Nimittäin lähes minkä tahansa saasteen hajoaminen minkä tahansa rakenteen seinillä - pöly, home, bakteerit, pakokaasuhiukkaset jne. Fotokatalyyttiset betonit ovat lupaava suunta rakentamisessa, koska ne voivat ratkaista tehokkaasti ilmansaasteiden ongelman. kaupungeissa ja itsepuhdistuvissa rakennusten julkisivuissa. Tällaisten betonien valmistustekniikka ei eroa tavallisista betoneista eikä vaadi lisälaitteita. Fotokatalyyttiset betonit voivat osoittautua kustannustehokkaaksi ratkaisuksi parantaa kaupunkien elämänlaatua ja ylläpitää kansanterveyttä. Suurten kaupunkien ilmansaasteiden lisäksi ongelmana on rakennusten julkisivujen saastuminen. Fotokatalyyttiset betonit voivat vähentää ilman epäpuhtauksien pitoisuutta, vaan myös edistää niiden pintojen itsepuhdistumista, joille niitä levitetään. Näitä rakennusmateriaaleja on käytetty useiden vuosien ajan rakentamisessa Japanissa, Belgiassa, Italiassa, Ranskassa ja USA:ssa.
Fotokatalyyttisen betonin tekniikkaa käytettiin ensimmäisen kerran arkkitehtuurissa Dio Padre Misericordioson kirkon rakentamisen aikana Italiassa. Richard Mayerin , jota kutsutaan myös "Jubileekirkkoksi", rakentaminen ajoitettiin vuonna 2000 vietettyyn kristinuskon 2000-vuotisjuhlaan. Rakentamisen pääsponsorina oli italialainen rakennusmateriaalien valmistaja Italcementi Group . Varmistaakseen, että uuden kirkon lumivalkoiset betoni "purjeet" eivät vaadi säännöllistä puhdistusta, tämän yrityksen asiantuntijat käyttivät uutta kehitysttään - valkoista itsepuhdistuvaa seinäpäällystettä. Mutta mitä he eivät tuolloin tienneet, oli se, että titaanidioksidipitoisuuden , valkoisen pigmentin, vuoksi tämä väriaine-kipsi imee pakokaasuja ja muita kaupunkisumun aineosia.
Tämä löytö herätti kysymyksen tällaisten materiaalien laajasta käytöstä kaupunkirakentamisessa. Tutkimusten mukaan ilmassa 2,5 metrin etäisyydellä titaanidioksidilla päällystetystä julkisivusta on 70 % vähemmän erilaisia palamistuotteita kuin kaupungissa keskimäärin. Eli jalankulkijat hengittävät vähemmän haitallisia aineita ohittaessaan tällä tavalla käsiteltyjä rakennuksia.
Myös vaihtoehtoja fotokatalyyttisen sementin käyttämiseksi asfalttiteiden peittämiseen harkitaan. Kokeiluna sitä käytettiin 300 metrin valtatieosuudella Milanon lähellä. Mittaukset osoittivat, että tämän tien keskimääräisellä liikennekuormalla 1000 ajoneuvoa tunnissa typen oksidien pitoisuus ilmassa väheni maanpinnan tasolla 60 %.
Jotkut asiantuntijat suhtautuivat skeptisesti Italcementin työntekijöiden löytöihin: heidän mielestään on tarpeen vähentää haitallisten aineiden päästöjä, eikä tuhota niiden tulosta - savusumua . Lisäksi lähes kaikilla katalyytillä on taipumus menettää tehokkuutta ajan myötä. Kun tiedemiehet ratkaisevat tätä ongelmaa, voimme ihailla Dio Padre Misericordioson kirkon lumivalkoisia seiniä, jotka kimaltelevat verrattuna betonilaattojen välisiin saumoihin, joita ei ole päällystetty titaanimaalla.
Ja toinen modernin arkkitehtuurin mestariteos, jonka julkisivu on tehty fotokatalyyttisestä betonista, rakennettiin Milanossa vuonna 2015. Sen luojat olivat Nemesi & Partnersin kehittäjät . Tämän hämmästyttävän rakenteen rakentaminen ajoitettiin samaan aikaan tieteellisen näyttelyn EXPO avaamisen kanssa Italiassa vuonna 2015 . Sen mielenkiintoinen arkkitehtuuri, katolla olevat aurinkopaneelit , jotka tarjoavat rakennukselle täysin sähkön, ja pääjulkisivumateriaali - fotokatalyyttinen betoni - personoivat tämän näyttelyn täydellisesti läpimurtoksi rakennusalalla.
Fotokatalyyttinen betoni valmistetaan tekniikalla, jossa katalyyttinanohiukkasia, titaanidioksidia (TiO2) lisätään betonikoostumukseen . Tämä aine kiihdyttää fotokatalyysin kemiallista reaktiota , joka tapahtuu betonipinnalle putoavan auringonvalon vaikutuksesta. Tuloksena on betonipinnan "itsepuhdistuva".
Tutkimukset osoittavat, että fotokatalyyttisillä betoneilla on fotokatalyyttistä aktiivisuutta ja ne voivat puhdistaa ilmaa esimerkiksi typen oksideista tai haihtuvista orgaanisista yhdisteistä. Titaanidioksidin lisääminen sementtiin parantaa syntyvien betonien mekaanisia ominaisuuksia. Näistä eduista huolimatta joitain haittoja on valitettavasti edelleen olemassa:
Fotokatalyyttisten betonien edut, kuten ilmakehän ilman puhdistaminen saasteista, parantuneet mekaaniset ominaisuudet ja itsepuhdistuvat ominaisuudet tekevät näistä betoneista kuitenkin lähitulevaisuuden rakennusmateriaalin. Titaanidioksidipohjaisten betonien fotokatalyyttinen aktiivisuus säännöllisellä aktiivisen pinnan puhdistuksella säilyy monta vuotta käytön alkamisen jälkeen. Fotokatalyyttisten betonien tehokkuuden määritysmenetelmien analyysin perusteella tunnistettiin niiden parhaat käyttöolosuhteet ja tehtiin johtopäätökset standarditestimenetelmien käytöstä fotokatalyyttisille betoneille.
Tosiasioita fotokatalyyttisten betonien käytöstä todellisissa kaupunkiolosuhteissa Venäjän federaation alueella ei tunneta. Vain laboratoriokokeet tunnetaan fotokatalyyttisten betonien käytöstä kenttätutkimuksissa niiden tehokkuuden määrittämiseksi. Valokatalyyttisten betonien käyttö- ja kehitysnäkymien yhteydessä vuonna 2016 julkaistaan säädösasiakirja GOST R 57255-2016 "Fotokatalyyttisesti aktiiviset itsepuhdistuvat betonit. Specifications" [1] , jonka on kehittänyt Betonin ja teräsbetonin tutkimus-, suunnittelu- ja teknologinen instituutti. A. A. Gvozdev on JSC NIC "Construction" rakenteellinen alaosasto. GOST R 57255-2016 mukaiset testimenetelmät eivät koske fotokatalyyttisten betonien käytön tehokkuuden määrittämistä todellisessa kaupunkiympäristössä.