Инновации в строительстве и их роль. Проблемы инноваций в строительстве
Раньше некоторые строения возводились веками. Сейчас же даже самые высокие здания мира сооружаются за год-другой. Инновации в строительстве – это передовые технологии, без которых нельзя представить современное общество. Все процессы улучшаются и совершенствуются, и это не обошло сферу строительства.
Новые дороги
Самыми актуальными вопросами на сегодняшний день в нашей стране являются инновации в дорожном строительстве. Этому был посвящен международный форум, проходивший в 2015 году в Сочи. Участники обсудили проблемы и перспективы внедрения новых технологий в дорожной отрасли. Особое внимание уделялось экспериментальным методикам, до сих пор не опробованным в РФ и в мире.
В тоже время инновации в строительстве в России применяются постепенно. Уже есть участки трасс, созданных по нетрадиционным проектам. О том, какие технологии могут стать преобладающими в нашей стране, и какие уже успешно внедрены, речь пойдет далее.
Superpave
Дословно Superpave означает идеальное дорожное покрытие с отличными характеристиками. Изначально эта технология была применена для строительства стратегически важных автомагистралей в Америке. Позже ученые поняли, что это удобно использовать и для обыкновенных трасс.
Огромное преимущество методики в том, что битумный раствор как основной компонент готовится индивидуально под условия среды, где будет проходить трасса. Небольшую массу раствора сначала подвергают множеству испытаний, прежде чем уложить ее под асфальт. Специфика Superpave заключается в том, что она поможет избежать трех самых главных проблем: колееобразования, усталостного и термического растрескивания.
В России определены два участка дорог, на которых были применены технологии идеального асфальтирования. Протяженность каждого – 1 км. Первый участок расположен на трассе М-5 «Урал» на расстоянии 45-46 км. И второй – Московское большое кольцо в направлении Минского шоссе, 25-й километр. 
Холодный ресайклинг
Инновации в дорожном строительстве подразумевают нахождение новый путей формирования покрытия, используя уже испробованные варианты. Метод холодного ресайклинга нельзя назвать таким уже новаторским. В мире его используют давно. Основная особенность в том, что асфальтобетонные гранулемы не разогреваются привычным способом, а наоборот, охлаждаются.
С одной стороны, это помогает сэкономить на транспортировке горячих смесей с завода, а с другой – стоимость эмульсионной базы довольно высока. Но несомненное преимущество в том, что методика холодного ресайклинга может использоваться в условиях холодного климата.
Рассматриваемый метод очень популярен у дорожников в нашей стране. Огромный плюс в том, что он позволяет повторно использовать материал старого покрытия. Таким образом, осуществляются реконструкция полотна и быстрое латание ям.
Укрепление грунта
Можно бесконечно приводить примеры инноваций в строительстве дорог. Рассмотрим еще один эффктивный метод. Сначала его успешно реализовывали в Америке, потом им заинтересовалась Европа. Чаще всего технология применяется для прокладки дорог в границах населенных пунктов и в тех местах, где присутствует серьезная нехватка ресурсов.
Укрепление грунта позволяет использовать тот слой почвы, который находится в месте прокладки полотна. Влажные и болотные грунты, преобладающие в России, невозможно использовать при других технологиях. Раньше их приходилось полностью вынимать и класть другие, более сухие и устойчивые породы. Такие инновации в сфере строительства дорог позволяют значительно экономить ресурсы.
«Чип-сил» и «Сларри-сил»
Обе методики очень схожи по составу используемой массы и способу нанесения. Основной материал представляет собой смесь щебня, битумной эмульсии и некоторых других наполнителей. Самое удобное то, что нанесение нового слоя происходит поверх старого асфальта. Это позволяет производить реконструкцию участков дорог в городе и на трассах, имеющих большой поток машин.
Более совершенная методика Microsurfacing считается передовой в мире дорожной отрасли. Новаторство заключается в том, что в смеси используется щебень высочайшего качества, производить который научились сравнительно недавно. И второе отличие — это ширина слоев. В Microsurfacing она достигает двадцати миллиметров, что рекордно для покрытия, в то время как «Сларри-сил» позволяет получать слой шириной 15 мм. А этот показатель напрямую связан с износом. Чем больше ширина, тем дольше прослужит полотно.
«Чип-сил» — это технология быстрого латания дорог. На поврежденный участок наливают битумную эмульсию, засыпают щебнем и сразу проходят катком. После этого дорога готова к использованию. Наверняка вы встречались с реализацией подобного метода в своем городе. Несмотря на то что он появился в стране всего лишь несколько лет назад, его повсеместно используют, экономя средства. Конечно, у метода есть недостатки, которые выражаются в рассыпанном на дороге и тротуаре щебне, но вместе с тем он помогает продлить срок эксплуатации основного асфальта. 
Возводим дома
Мы рассмотрели сферу строительства дорог. Сейчас мире также повсеместно набирают популярность инновации в строительстве домов. Чего только не придумывают инженеры и архитекторы! Самое интересное, что многие постройки готовы служить столетиями, хотя на их возведение уходит очень мало ресурсов, а порой их лепят даже из отходов. Предлагаем рассмотреть, какие инновации в строительстве преобладают на сегодняшний день.
Дом, напечатанный на 3D-принтере
В регионах США, подверженных частым торнадо, принято возводить простые дома из тонких материалов, чтобы не увеличивать расходы на строительство после каждой природной катастрофы. Жителям этих городов наверняка понравится идея китайских инженеров. На мировой презентации они представили взору простой дом, напечатанный на 3D-принтере.
Агрегат нового поколения имеет длину 150 метров и высоту 7 метров. Его легко можно поставить на любой площадке. За рекордное время — 24 часа — он сумеет возвести 10 каркасов площадью от 20 до 200 квадратных метров. С такой скоростью можно строить целые города, в теплой климатической зоне.
Если вам кажется, что это вымысел, спешим вас разубедить. Основной материал — не бумага и картон, а довольно крепкая смесь, в основу которой входят цемент, стекловолокно и некоторые другие составляющие. Главное — это невысокая стоимость. По расчетам специалистов, один небольшой дом обойдется в 4800 долларов.
Роль инноваций в строительстве
Ни для кого не секрет, что инновации – это путь к экономическому развитию страны и благосостоянию населения. Одно дело – новые технологии в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве, но какую роль они играют в строительстве? Если задуматься над этим, то можно сделать несколько выводов:
- Компаниям инновации в строительстве помогают быть конкурентоспособными и удерживать лидерские позиции на рынке. Чем больше заказов, тем выше прибыль, а значит, еще больше вложений в развитие.
- Заказчикам инновационные проекты помогают сэкономить время и быстрее ввести в эксплуатацию объект.
- Кроме того, в условиях кризиса и постоянной нехватки ресурсов новые технологии способны удешевить проект и сэкономить расходные материалы, значит, и деньги.
Скоростное строительство
Отличным примером успешного внедрения инноваций в области возведения зданий является китайская фирма Broad Group. Она сумела доказать, что за две недели можно построить 30-этажный дом. Это стало мировым рекордом в возведении высотных зданий.
Предназначается площадь в 17 тыс. кв. метров для размещения туристов и гостей города. Отель Ark Hotel — это самый скоростной по постройке комплекс, существующий в мире.
Секрет Broad Group довольно прост. В такие рекордные сроки им удалось построить высотное здание благодаря высшей точности в логистике, большому количеству рабочих и умелому управлению. Кроме того, с завода на площадку поставлялись готовые монолитные блоки, которые оставалось только установить на место. За 15 дней рабочие полностью возвели все этажи, облицевали внутри и снаружи, и даже расставили мебель.
Картонный домик
Если раньше дома из картона строили исключительно детям для игр, то сейчас инновации в архитектуре и строительстве поражают воображение. Еще несколько лет назад в Японию пришла мода строить перегородки в домах из тонкого материала. А что, климат там теплый, частые землетрясения не позволяют строить капитальные стены, вот и решили таким образом обезопасить себя. Но архитектор Шигеру Бан пошел еще дальше. Он предложил возводить целые капитальные сооружения из плотной бумаги.
Первые его детища – это небольшие строения временного характера для жертв природных катастроф. Из плотно скрученных труб картона он собирал стены, а середину оставлял полой. Если переплести между собой такие трубы, то они представляют собой довольно крепкую основу, способную выдержать крышу.
Самым выдающимся творением Шигеру Бан считает храм в Новой Зеландии. Это огромный дом, способный вместить несколько тысяч человек. Треугольная крыша из картона и витражи создают необычное впечатление, но больше всего поражает масштаб, когда понимаешь, что это все – из обыкновенного картона.
Дом из грузового контейнера
Привычка селиться где угодно — родом из США. Именно там для этих целей впервые стали использовать бесхозные грузовые контейнеры. Позже эта идея превратилась в продвинутые инновации в области строительства. Особенно понравилась технология Европейскому сообществу. В Лондоне была возведена необычная гостиница, способная видоизменяться в зависимости от потока туристов.
Само здание имеет шесть этажей. Но все они собраны по принципу конструктора и могут легко сниматься и перемещаться. Таким образом, из шестиэтажного здания в период низкого туристического сезона гостиница превращается в небольшой двухэтажный бюджетный комплекс.
Современные тенденции в России
Несмотря на то что последние годы в РФ реализуются такие масштабные проекты как Универсиада в Казани, Олимпийские игры в Сочи, сопровождающиеся грандиозными постройками, проблемы инноваций в строительстве существуют очень большие.
Как сообщают в Министерстве строительства и жилищно-коммунального хозяйства, новаторские идеи присутствуют и успешно внедряются в различных отраслях. Есть интересные проекты, которые можно было бы применить для модернизации производственных мощностей, разработки повышения энергоэффективности и экологической безопасности наиболее крупных предприятий.
В то же время по всей стране наблюдается такая тенденция: общий объем жилищного строительсва повышается, а вот строительных работ идет на спад. Во многих городах, находящихся далеко от центральных регионов, уже давно забыли, как выглядит строительный кран. Причин спада работ множество. Это и снижение расходов государства на данную сферу, и существенный рост цен на необходимые материалы, и недостаточное внедрение инновационных технологий. Рассмотрим, какие проблемы препятсвуют развитию и реализации новаторскх идей.
Проблема №1
Инновации в строительстве имеют свои спецефические преграды, мешающие бизнесу развиваться семимильными шагами. Первая, и, возможно, основная, — несогласованость действий между всеми субъектами, принимающими участие в формировании и внедрении в жизнь новаторских идей. Это государство, научные институты и непосредственно предприниматель. Нет единого координационного центра, который бы смог направить деятельность в единое русло. Да и со стороны государсва не ощущается поддержки в развитии, слишком давящими оказываются порой инструменты регулирования.
Проблема №2
Самое большое несоответствие в строительной сфере состоит в том, что, с одной стороны, необходимы постоянные расходы на инновации, а с другой — важно экономить. Как известно, в условиях кризиса вряд ли кто купит дорогой дом, пускай там даже на крыше будут установлены собственные солнечные батареи. Предприниматель лучше вложит деньги в более качественный кирпич, чем претворит в жизнь очередную новаторскую идею.
инновации в строительстве
Развитие-необходимая составляющая процессов, происходящих вокруг нас, без которой становится невозможным повышение качества нашей жизни. В данной статье речь пойдет о инновациях в строительстве, но только тех, которые являются не просто нововведением, а скорее необходимой составляющей, позволяющей вывести процесс и экономику строительства на более высокий уровень, а, проще говоря, являются двигателем развития отрасли. Итак, рассмотрим несколько инноваций, которые, при использовании их в серийном производстве, смогут значительно упростить, ускорить и удешевить метод возведения зданий.
КОНТУРНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО.
Если говорить о способах возведения малоэтажных домов, то наиболее перспективной технологией, с помощью которой становится возможным произвести революцию в строительстве, является 3D печать. Сам метод практически универсален, так как существует 7 технологий 3D-печати с различной точностью.Технология уже используется в самых разных сферах, вплоть до машиностроения и медицины.
Нас интересует контурное строительство по технологии схожей сFDM – послойного создания объекта при помощи наплавления материала – которая позволяет возвести ограждающие и несущие стены. А в потенциале – автоматизировать отделочные работы и прокладку инженерных сетей. На сегодняшний день самое успешное и привлекательное контурное строительство продемонстрировала компания из поднебесной ShanghaiWinsun, которая уже строит дома по этой технологии. Их детище способно напечатать дом примерно 6,4 м высотой и шириной 9,75м. Изначально компания представила лишь несколько одноэтажных жилых домов, возведение которых заняло 24 часа. Сооруженный принтер заправлялся цементом и строительными отходами, а чтобы отказаться от опалубки в смесь добавлялся затвердитель. Вскоре был сооружен принтер, производящий отдельные цельные блоки будущих домов, которые укрепляли арматурой и дополняли теплоизоляционными материалами, затем монтировали на месте. Стены таких домов практически полые, а прочность и устойчивость конструкции придает зигзагообразная подача смеси внутри таких стен.
Стоит отметить, что наиболее интересными объектами, построенными компаниейWinsun, являются пятиэтажный дом и вилла площадью 1100 м2 и стоимостью $161 тыс. Несмотря на дорогостоящее строительство у компании есть заказы. Это объясняется экономической составляющей: метод позволяет экономить 30-60% строительных материалов, благодаря использованию переработанных строительных материала и мусора. Последний проходит очистку и становится безопасен для использования человеком. Применение такой смеси материалов значительно снижает выброс углекислого газа в атмосферу. Также удивляет скорость возведения таких домов – время на строительные работы снижается до 70%.
В рациональности данного метода сомневаться не приходиться.
Но и у него есть недостатки, требующие доработки – это проблема использования технологии в высотном строительстве и, как следствие, проблема армирования стен, невозможность строительства на холмистой местности. Также метод не решает проблему возведения перегородок и кровли.
Но и этим вопросом сейчас занят Андрей Руденко – инженер США, занятый в частном проекте по возведению жилых конструкций. Он уже предлагает свой способ как армирования, так и строительства зданий на не выровненном участке. А то, насколько он продвинулся в своих начинаниях свидетельствует замок в Миннесоте. Материалом для возведения служил обычный бетон, который армировался в ходе возведения замка.
МОДУЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО.
Внедрению в строительную отрасль сильно мешает громоздкость и неудобство эксплуатации машин для 3D-печати зданий. Американские дизайнеры Захари Шох и Юджин Ли предложили свое видение эволюции в строительной отрасли. Захари напечатал на изобретенном им принтереEuclid части дома-модули. Детали собрали на месте. Плюс технологии заключается в том, что материалом для печати служил пластик-легкий, ударопрочный и износостойкий. Модули, напечатанные на таком принтере необычны по форме и полые внутри. Это сделано для возможности заполнения полостей теплозащитным материалом и возможностью прокладки инженерных сетей и коммуникаций. Детали сделаны в форме буквы S, что делает их универсальными. Скорость печати такого дома высока и составляет 18 часов. Сборка дома не потребует специнструментов.
Минусом этого новшества является использование для печати пластика ABS. При его нагревании образуются пары ядовитого акрилонитрила, поэтому рекомендуют воздержаться от использования ABS для 3D-печати прототипов, а использовать более безопасный для человека PLA. Но этот пластик не такой износостойкий и разлагается через несколько лет, поэтому его использование для печати модулей дома Захари невозможно. К минусу можно отнести маленький рабочий объем Euclid, который составляет всего лишь 1,12х1,12х1,12м.
Эту технологию рационально использовать для торговых объектов из-за легкого монтажа и демонтажа всей конструкции. Но опять же, возможно, выгоднее будет использовать элементы, полученные профильной экструзией, а не напечатанные на 3D-принтере.
Многие компании разрабатывают модульное производство, исходя не только из экономической целесообразности, а следуя направлениями в архитектуре и заботясь о том, чтобы их продукт причинял меньше вреда экологии. Например, голландская компания BeingDevelopment, которая объявила о запуске производства шести домов.
Дома, выполненные из экологически чистых материалов, будут собираться на месте. Не перерабатываемые отходы от такого строительства не будут превышать 2%. Все дома задуманы одноэтажными, но разные по типу и площади: XS Вилла (62 м2), Патио дом (82 м2) и Бунгало (144 м2),Vide дом (175 м2), Лофт дом (220 м2) и Гранд Патио (288 м2). Первые три уже запущены в производство, остальные будут представлены в ближайшее время.
Другую интересную разработку представила китайская корпорация «Чжода», которая в рамках расселения аварийного жилого фонда ведет строительство домов в нашей стране в республике Саха. Их модульные дома не только имеют привлекательную себестоимость – 15 тыс. руб. за 1 кв.м (без учета затрат на фундамент и инженерную инфраструктуру), но и позволяют объединять блок-модули с возможностью расширения пространства, практически руководствуясь только пределами своей фантазии. Возможна установка системы коммуникаций, функционирующей на принципах “умного дома”. И, конечно, модули выполнены из современных и экологически чистых материалов. Дизайн таких домов интересен и удивляет продуманность внутреннего пространства для максимально комфортного проживания в них.
Такие дома, при необходимости, легко транспортировать, как и все модульные постройки.
Модульное строительство становится все более популярным, но здесь отметить, что такая технология требует под себя разработку нормативной документации. Но стоит отдать должное, что данная технология оправдана во время кризиса, вытесняя капитальное строительство, что касается строительства малоэтажных зданий.
Инновационные материалы в строительстве
Возникновение таких материалов подчинены таким факторам как: скорость возведения здания, его прочность, достаточные тепло- и звуко- изоляционные свойства, экологичность и т.д.
На основе вышеперечисленного заслуживает внимания разработка израильской компании KiteBricks. Их запатентованная в США технология по производству строительных блоков SmartBrick удивительно напоминают детали из конструктораLego. Выполнены блоки из высокопрочного бетона. Форма блоков позволяет легко соединять их между собой. А воздушные полости, образующиеся при соединении, служат как тепло- и звуко- изоляцией, так и могут быть использованы для прокладки элементов инфраструктуры. Самое интересное, что этот метод предлагает полностью отказаться от цементно-песчаного раствора, т.к. соединение их происходит через пазы и дополнительно скрепляются двухсторонней липкой лентой типа 3M VHB, отличающейся супер-стойкостью. При необходимости возможно произвести «армирование» таких блоков путем помещения арматуры в специальные каналы. Необходимость в финишной отделке поверхности стены из таких блоков отпадает.
Заявлено, что блоки можно использовать при устройстве фундамента и перекрытий, т.к. имеют жесткость сравнимую с железобетоном.
В планах у компании создание роботов-строителей, как на фотографии, представленной выше. Они будут собирать здание из этих кирпичиков.
Но самая удивительная технология представлена голландскими учеными Эрик Шлэнджен и Хенк Йонкерс, которые разработали особый вид биобетона. Он способен «самовосстанавливаться», решая проблему попадания влаги внутрь материала и его дальнейшего разрушения. Все дело в спорообразущих бактериях рода Bacillus, которые входят в структуру бетона. Чтобы поддерживать численность бактерий в бетон добавили микрокапсулы с лактатом кальция, которые имеют долгий срок хранения. Но такой бетон нельзя применять с некоторыми видами красок, покрытий и строительных смесей. Бактерии плохо переносят экстремальные погодные условия, поэтому ученые будут наблюдать за состоянием бетона в реальных условиях на протяжении двух лет. За это время планируется решить существующие недостатки бетона.
Другие исследователи из Корнейского университета (Голландия) SabinDesignLab, и JennySabinStudio сделали ставку на печать керамических кирпичей высокого разрешения PolyBricksпри помощи так нам знакомого 3Dпринтера. Кирпичи похожи на шлакобетон и не нуждаются в специальных растворах для соединения между собой. Скрепление соседних деталей происходит через пазы конической формы, получившее название «ласточкин хвост». Кирпичи проходят несколько стадий обжига для уменьшения коробления и деформации.
Конечно эта технология экономически эффективна, ведь используются бюджетные материалы и приложение физического труда здесь минимально, но, как и все новинки, она требует доработки.
Что касается российских разработок, то здесь их много. Например, в ХТТМ СО РАН предложили заменить основу в цементных связующих на силикатную.Она повысит качества используемого материала: нагрев при более низкой температуре во время изготовлении, более высокая прочность на сжатие, отсутствие вспучивания при разогреве.Другая технология – революция в армировании бетона путем замены обычной арматуры на базальтопластиковую. В цементную матрицу вводят базальтовую фибру с защитным покрытием. Такая арматура по сравнению с обычной более легкая, радиопрозрачная и устойчива к коррозии. Ударопрочные характеристики у такой арматуры возрастают в 4,5 раза, а долговечность в 5 раз. Она прекрасно подойдет для строительства объектов особого назначения.
Ученые из Института химического материаловедения и углехимиии Сибирского отделения Российской академии наук представила наноструктурированный материал Kemerit. Он добавляется к бетону. Лишь 0,1 % в общей цементной массе такой добавки позволит увеличить прочность сооружений на 25%. Использовать ее можно будет как в жилищном строительстве, так и в строительстве дорог, мостов и даже водоканалов. А первые реализованные проекты с применением этой добавки можно будет увидеть через пару лет.
Несомненно, почти каждый день придумывается новый материал, способы возведения зданий, но здесь были рассмотрены наиболее интересные новинки в строительстве. Стоит помнить, что прогресс не стоит на месте. Сменяются технологии производства и способы строительства.Все это происходит благодаря таким инновациям, какие описаны в статье. Так что не стоит ими пренебрегать. Ведь любое массовое производство таких материалов приведет к повсеместному использованию их в строительстве, и они быстро перейдут в ранг традиционных.