Основные направления внедрения инноваций в строительстве
Как уже было установлено, строительство потребляет продукцию большинства отраслей промышленности страны, потому внедрение инноваций в строительстве непосредственно связано с инновациями и разработкой продукции других отраслей, а также собственной деятельностью строительных организаций.
Основными направлениями внедрения научных достижений в строительстве являются совершенствование и создание новых:
− самой строительной продукции.
Более детально основные направления внедрения инноваций в строительстве приведены на рис 2.2.
| Усовершенствование строительной продукции |
| Инновации в строительстве |
| Усовершенствование процесса труда |
| Машины и механизмы |
| Средства ЭВМ |
| Средства связи |
| Инструменты, инвентарь и др. |
| Технические средства управления |
| Транс-порт |
| Строительные материалы |
| Технологическое обладнання |
| Конструкции, изделия |
| База строительных организаций и предприятий промышленности строительных материалов |
| Планирование |
| Стимулирование |
| Управление |
| Технология и организация строительного производства |
| Механизация и автоматизация |
| Организация труда |
| Материальное обеспечение |
| Качество готовой строительной продукции |
| Объемно-планировочные и конструкторские решения |
  |
Рис. 2.1. Основные направления внедрения инноваций в строительстве
Научно- технический прогресс в строительстве охватывает не только готовую строительную продукцию, но и средства труда, которые меняют технологию строительного производства, организацию труда, путем внедрения эффективных машин, оборудования, инструмента, инвентаря, приспособлений. Прогресс техники выражается в том, что человеческий труд отступает на задний план в сравнении с привлечением к производственному процессу машин.
Важным направлением технического прогресса в строительстве является развитие предметов труда, а именно применение новых эффективных материалов, конструкций и изделий, эффективного технического оборудования, которое способствует сокращению сроков строительства, повышению качества.
Главная определяющая роль во внедрении инноваций принадлежит процессу труда, его этапам, как в сфере производства, так и в сфере управления. Постоянное совершенствование планирования, управления, организации и технологии, механизации, стимулирования строительного производства является необходимым условием ускоренного роста научно-технического прогресса, внедрения новаций, ведущая роль, в котором принадлежат человеческому фактору.
В настоящее время научно-исследовательские работы в строительстве и промышленности строительных материалов должны быть сосредоточены в таких направлениях:
− технология защиты зданий, сооружений и территорий застройки от опасных естественных и техногенных выбросов;
− технологии комплексной технической реконструкции жилищных, гражданских производственных зданий и сооружений;
− ресурсо- но энергосберегающие технологии, в том числе материалоемкость и утилизация отходов;
− внедрение перспективных технологий в промышленности строительных материалов, стройиндустрии, строительно-монтажных работ;
− создание зданий промышленного назначения с возможностью их дальнейшей трансформации и модернизации, а также уникальных зданий гражданского назначения.
Решающая роль в этом вопросе принадлежит проектам, через которые осуществляется реализация научных разработок, нововведений. Законченные строительством и введенные в эксплуатацию здания и сооружения определяются техническим уровнем качества строительства и высокой эффективностью проектных решений.
Одно из главных средств достижения высокой эффективности проектов — применения таких технологических, объемно-планировочных и конструкторских решений которые бы уменьшали объем зданий и производственных площадей, давали возможность получить больший прирост мощности (продукции) при меньших объемах строительства, с меньшими материальными и трудовыми расходами.
Сегодня для уменьшения веса зданий применяются новые конструктивные решения покрытий из легких металлических конструкций и на основе структурных плит.
От решения проблем качества строительства введенных в действие промышленных комплексов и объектов, жилых домов, объектов соцкультпобутового назначения во многом зависит успешная работа предприятий, своевременное освоение ими проектных мощностей, улучшение условий труда, быта и отдыха коллективов предприятий, надежность и долговечность зданий и сооружений, повышение их архитектурной выразительности, снижение эксплуатационных расходов, что обеспечивает спрос потребителей рынка.
Инновационная деятельность в первую очередь должна быть направлена на: а) повышение технико-экономического и архитектурного уровня проектных решений зданий и сооружений, б) на качество производимых строительно-монтажных работ.
Ускорению инновационных процессов в строительстве отводится первичная роль, поскольку через эту отрасль внедряются научные достижения в другие отрасли экономики. Сегодня инновационные процессы приобретают качественно новые черты, которые заключаются во взаимодействия науки и производства. Наука превращается непосредственно в производительную силу на основании исследований которой разрабатываются и внедряются новые объемно-планировочные, технологические и конструктивные решения, прогрессивные материалы, конструкции, изделия.
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.