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.
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.
Строительство из CLT-панелей: достоинства и недостатки
Новые технологии активно внедряются в строительную сферу. Так удалось использовать преимущества натуральной древесины, избавившись от ее основных недостатков. Одним из восстребованных направлений является строительство домов из CLT-панелей.
Об этой теме говорят многие наши форумчане. Вот что пишет наш читатель Taarok: «В последнее время часто читаю на сайте ассоциации деревянного домостроения об этой технологии, вроде собираются строить пятиэтажки в Москве. Возможно, кто-то уже строил по данной технологии или разбирается в ней? Если у кого есть опыт, поделитесь, думаю у данной технологии много плюсов».
Мы ознакомились с этой темой и готовы поделиться мнением экспертов о достоинствах и недостатках CLT-панелей.
Содержание
История технологии
CLT-панели – многослойный материал, состоящий из деревянных ламелей, сложенных в ряды. Изделия склеиваются между собой и спрессовываются. Ряды располагаются крест-накрест относительно друг друга. Вертикальные ламели обеспечивают высокую несущую способность, а горизонтальные — жесткость в продольной плоскости.
Впервые эту технологию применили в Швейцарии в 90-х годах прошлого столетия. Немного доработав ее, некоторые компании начали собственное производство. Первые современные CLT-панели были разработаны в 1996 году в Австралии. Благодаря возросшему интересу общества к эко-строительству технология стала востребованной.
Из таких панелей стали возводить не только одноэтажные, но и многоэтажные здания, многоквартирные дома. В Западной Европе данная технология занимает все большую долю строительной отрасли. В нашей стране производство CLT-панелей активно развивается.
Особенности производства
Чтобы понять, какими преимуществами и недостатками обладает представленная технология, нужно понять особенности производства этого стройматериала. Многие наши читатели не всегда правильно понимают его основные качества. Так, пользователь Mickas в комментариях к статье «Здание из CLT-панелей: немецкий подход» пишет следующее: «…Этот материал уместно будет назвать Мегафанерой))) за супербабки».
Фанера изготавливается из шпона (тонких листов древесины), а панели CLT из ламелей с прямоугольным поперечным сечением. И, конечно, новая технология не может быть дешевой. Она открывает массу перспектив для строительной отрасли.
Панели изготавливают из обрезной хвойной древесины, влажность которой составляет около 12% (допускается отклонение на 2%). Заготовки проходят процедуру камерной сушки, а затем торцуются. Сращивание производится на зубчатый шип. Так получается материал заданной длины. Ламели склеиваются, а затем подвергаются прессовке.
Далее следует этап строгания и шлифовки для получения идеально гладкой поверхности. Если панели будут использоваться для монтажа стен, их могут отделывать слоем ОСП. Затем в соответствии с планом здания прорезываются оконные, дверные проемы, каналы для прокладывания коммуникаций. Эту процедуру выполняют на станках с ЧПУ, что обеспечивает высокую точность обработки.
Процесс производства одной заготовки длится от 15 до 60 минут. В результате получаются панели шириной от 60 до 400 см и длиной до 24 м. Они состоят из 3-12 слоев и могут иметь толщину от 6 до 35 см.
Строительство домов
Готовые элементы будущего здания транспортируют на участок, а затем собирают, подобно детскому конструктору. У строителей есть план дома, по которому производится установка и монтаж каждой пронумерованной панели. Конструкция собирается на заранее подготовленный фундамент.
В процессе строительства принимает участие небольшая бригада, использующая лишь подъемный кран и простой электроинструмент. На установку одной панели в среднем требуется около 20 минут. Дом для одной семьи строители собирают примерно за 8 часов.
После этого можно сразу приступать к внутренней и наружной отделке. При этом стены не нужно штукатурить, так как они после механической обработки на производстве приобретают идеально ровную поверхность. Для всех коммуникаций уже подготовлены необходимые трассы, места для установки щитков, ревизионных окон и т. д. Поэтому дом будет готов к сдаче за считаные дни.
Преимущества
У новой строительной технологии больше достоинств, чем недостатков. Поэтому ее популярность постоянно возрастает. Среди плюсов домов из CLT-панелей стоит отметить следующее:
Изготавливаются из натуральной древесины, поэтому внутри помещений устанавливается здоровый микроклимат.
Благодаря специальной обработке здания отличаются отсутствием усадки. В подготовленные проемы можно сразу монтировать панорамные окна.
Стены не продуваются ветром, в них нет щелей, которые нужно герметизировать.
Без подготовительных работ при отделке внутри и снаружи здания можно применять любые декоративные материалы, в том числе навесные фасады с внешней стороны стен.
Возможность строительства многоэтажных зданий. В Европе по этой технологии возводят торговые центры, стадионы, больницы, многоквартирные здания и т. д.
Здание отличается высокой пожаростойкостью. При проведении испытаний стена толщиной 180 мм нагрелась с обратной стороны на 10°С за час под воздействием нагрева 1200°С.
При планировании интерьера, экстерьера можно реализовать любой архитектурный стиль.
Строение является экологичным. Кроме натуральной древесины при производстве применяется клей класса Е1. Это состав, использующийся при производстве мебели.
В процессе строительства остается минимальное количество отходов и строительного мусора.
Дом из CLT-панелей отличается высокой сейсмоустойчивостью. Здание выдерживает землетрясение силой до 9 баллов. Поэтому их возводят даже в Японии.
Низкая теплопроводность (0,13 Вт/мК), высокий показатель теплоемкости (2,1 кДж/кг). Поэтому показатель теплоизоляции дома из панелей CLT в 3-5 раз выше, чем у зданий из кирпича и бетона. Такие дома при наличии соответствующего утепления можно строить в северных регионах.
Стены и перекрытия отличаются высокимшумопоглощением.
Конструкция весит в 6 раз меньше, чем аналогичное здание из бетона.
В межэтажных перекрытиях отсутствуют динамические вибрации. Панели отличаются статической прочностью, стабильностью габаритов во всех направлениях.
Внутреннее пространство помещений увеличивается до 10%, так как стены тоньше на 1/3, по сравнению с клееным брусом и бетоном.
Эту технологию активно применяют американские военные при строительстве корпусов. Перед этим здания прошли испытания на базе ВВС. Для этого было построено несколько домов. Их взрывали в общей сложности 7 раз, а мощность взрыва равнялась больше 275 кг тротилового эквивалента.
В результате этого эксперимента было установлено, что по показателю взрывостойкостиздания из CLT не уступают стальному профилю. Эти конструкции выдержали большую нагрузку, чем заявил производитель.
Кроме того, подобные дома строятся даже в регионах с повышенной влажностью, например, в Тихоокеанском регионе Азии и в странах на побережье Северной Европы.
Недостатки
Как и у любой другой технологии у зданий из поперечно клееной древесины есть свои недостатки. Главными из них являются следующие факты:
Одним из основных недостатков является высокая стоимость — по сравнению с другими строительными материалами. Для рядового застройщика это может оказаться дорогой услугой. Зато готовый дом будет построен быстро, а его качество будет высоким. В отличие от других деревянных построек, дома из CLT устойчивы к разным неблагоприятным факторам. Поэтому такая постройка будет долговечной.
К недостаткам можно отнести необходимость создания дополнительного утеплительного слоя, если дом строится в холодном климате. Однако утеплитель в таких условиях нужен зданиям из любого другого стройматериала.
Это новая технология, поэтому сказать точно, сколько эксплуатируются такие дома пока сложно. Эксперты могут делать только предположения. Поэтому многие застройщики отдают предпочтение традиционным материалам.
Недостатков у представленной строительной технологии не так уж и много. Преимуществ объективно больше. Критики утверждают, что к недостаткам можно отнести наличие в клее, скрепляющем ламели, формальдегида. Но панели CLT являются экологичнымматериалом, клея в них минимальное количество. Этот состав соответствует классу Е1, что даже в соответствии со строгими европейскими стандартами считается допустимым. Такой клей применяют для изготовления мебели детских комнат, школ и больниц. Поэтому в помещениях, построенных из клееных панелей нет специфичного химического запаха.
Строить или не строить?
Если вы сомневаетесь, стоит ли возводить дом из поперечно клееной древесины, обратите внимание на мировой опыт. Новые технологии потрясли строительный мир. На Западе возводится все больше домов из поперечно клееных панелей. Эта технология не нуждается в использовании металлических каркасов, бетона.
Если вы готовы потратить значительную сумму на строительство своего дома, можете не сомневаться, что эти затраты окупятся в будущем.
Подтверждением того, что этот строительный материал является перспективным, является факт, что из него строят многоквартирные здания. В Мельбурне в 2012 году был построен 10-этажный дом высотой 32 м. Австрийцы побили рекорд строителей Великобритании, которые ранее возвели в Лондоне жилое здание из 9 этажей высотой 30 м.
Эти конструкции признаны очень прочными и устойчивыми. При этом они весят меньше железобетонных зданий и гораздо теплее. Поэтому уменьшается расход энергоносителей на отопление помещений почти на 25%.
Мировые инженеры и конструкторы провели ряд исследований и расчетов, установив, что из таких панелей можно строить здания высотой до 30 этажей. Если комбинировать CLT с металлом и бетоном, высоту здания можно увеличить еще больше.
Сегодня уже разработаны проекты 33-этажного небоскреба, который планируется построить в Стокгольме из CLT-панелей. А в Чикаго инженеры планируют строительство 44-этажного небоскреба.
На фоне этих смелых проектов строительство частных домов из поперечно клееной древесины кажется действительно рациональным. Скептики могут сомневаться в надежности таких домов. Однако мировой опыт подтверждает, что эта технология имеет право на существование. Некоторые эксперты утверждают, что за ней будущее.