Новые времена рождают новые технологии. Новые технологии формируют современный технологический уклад. Инновационный уклад выводит строительство на более высокий уровень комфорта и качества. «Вестник» отследил новинки строительного рынка, которые вошли в обиход в текущем веке. К примеру, сегодня популярность набирает модульное строительство. В этой технологии здание собирается из готовых модулей (как гигантский лего-конструктор), произведенных в заводских условиях. Это сокращает время строительства до 50%, уменьшает шум и пыль на площадке, обеспечивает высочайшее качество контроля и облегчает будущую разборку или перепланировку.
Пошли в прорыв. Прорывные технологии в первую очередь создают инновационные строительные материалы, обеспечивающие новый уровень жилья и комфорта.
Так, в нынешнем веке создан самовосстанавливающийся бетон — масса, обладающая способностью к регенерации, что позволяет достигнуть повышенной устойчивости к трещинообразованию. В традиционный бетон добавляют присадки в виде бактерий, которые «просыпаются» при попадании влаги в трещины и выделяют известняк, автоматически заделывая повреждения. Это продлевает срок службы конструкций в разы. Развитие получили и добавки из натуральных волокон, например, кокосовых, также способствующих «залечиванию» трещин.
К примеру, одним из типов самовосстанавливающегося бетона является BioFiber, включающий полимерные волокна, которые действуют как физические усилители и участвуют в механизме самовосстановления. Волокна покрыты слоем гидрогеля, содержащего эндоспоры — спящие формы бактерий, способных выдерживать экстремальные условия.
Еще одной бетонной новинкой стало изобретение углеродно-отрицательного бетона, способного поглощать больше углерода, чем выделять. Основными компонентами строительной смеси служат отходы сталелитейной промышленности: роль заполнителя на себя берет доменной шлак, а роль вяжущего вещества — стальной шлак. По данным исследователя Алины Измайловой, ключевой секрет кроется в применении отработанного углекислого газа, а не воды для затворения бетона. Гидратация происходит в процессе помещения смеси в абсорбционную камеру, куда впрыскивают CO2. Таким образом, углекислый газ вступает в реакцию со стальным шлаком и, постепенно превращаясь в карбонат кальция, заполняет пустоты в строительном растворе. По мнению разработчиков, полученный эко-бетон имеет на 30% большую прочность сжатия по сравнению с обычным. К тому же, углекислый газ не улетучивается в атмосферу, а запечатывается в бетоне.
Несмотря на то, что многие списали в утиль строительную древесину, новые технологии вывели на рынок CLT (Cross-Laminated Timber), или перекрестно-клееную древесину — массивные строительные панели, собранные из нескольких слоев деревянных досок (ламелей), склеенных перпендикулярно друг другу под высоким давлением.
Качественная адгезия 3-7 слоев высушенной до 12% древесины создает невероятно прочную и стабильную плиту. По сути, это «железобетон» из дерева, который сочетает прочность камня с экологичностью и теплотой древесины. Этот материал, по утверждению разработчиков, позволяет строить высотные здания до 18 этажей и выше. Удаление кислорода из древесины препятствует гниению, появлению грибка, повреждению насекомыми, быстрому сгоранию.
«Для средней полосы России рекомендуется внешнее утепление, — объясняет исследователь Яна Смирнова. — CLT-панель выступает как несущий, монолитный и пароизоляционный слой, а внешний утеплитель выносит «точку росы» за пределы стены, защищая конструкцию и обеспечивая максимальную энергоэффективность».
Цифровая революция. XXI век стал эпохой цифровой революции в проектировании и строительстве. Для России это сказалось, прежде всего, появлением BIM-технологий, определяющих понятийную базу и методологию внедрения информационного моделирования в практику на отдельных стадиях жизненного цикла объектов.
Как пояснили в Минстрое РФ, данная технология позволяет использовать 3D-моделирование сооружений, сбор и комплексную обработку в процессе проектирования всей архитектурно-конструкторской, технологической, экономической и иной информации о здании со всеми ее взаимосвязями и зависимостями, когда оно и все, что имеет к нему отношение, рассматриваются как единый объект. В трехмерной модели гораздо проще разбирать здание по косточкам, внося изменения в детали так, чтобы оно влекло за собой автоматическое изменение остальных связанных с ним параметров и объектов, вплоть до чертежей, визуализаций, спецификаций и календарного графика. Таким образом проектировщик будет сразу видеть, что получится при том или ином варианте строительства.
С помощью BIM-технологии можно обрабатывать не отдельные параметры здания, а рассматривать его комплексно и в зависимости от внесения корректировок в определенные показатели автоматически изменять свойства других компонентов.
BIM позволяет снизить затраты на строительство до 20%, сократить сроки на 40% и уменьшить объем отходов на 15%.
Отечественный вариант BIM — технология информационного моделирования (ТИМ). Это набор принципов и методов, связанных с жизненным циклом объекта строительства, основанный на использовании информационной модели. В ТИМ-модель включают данные не только об архитектурных характеристиках и конструктивных элементах здания, но и о параметрах, которые относятся к материалам, логистике, сметам, срокам, подрядчикам.
Каждый элемент модели — это интеллектуальный объект со своими свойствами. Любое изменение автоматически актуализирует все связанные виды, спецификации и схемы. Например, если добавили этаж дома, автоматически изменились количество материалов и сметы проекта.
Ранее казавшаяся фантастикой 3D-печать зданий стала обыденностью для застройщиков с помощью использования огромных 3D-принтеров для послойного возведения конструкций. Эта технология, по данным исследований, сокращает количество отходов до 60%, ускоряет строительство на 50% и позволяет создавать сложные архитектурные формы, недоступные традиционным методам.
Новым словом в строительстве стало применение искусственного интеллекта и так называемых цифровых двойников в ИИ. В этом случае инженеры заранее создают точную цифровую копию здания, оснащенную датчиками. На этом двойнике можно тестировать воздействие ураганов, землетрясений или энергоэффективность различных решений, не рискуя реальной конструкцией. ИИ-алгоритмы помогают найти оптимальные и экологичные решения на этапе проектирования.
«Умные» и экологичные системы. Упор на экологию в XXI веке стал важным направлением в строительстве и архитектуре. В здания монтируются интегрированные солнечные панели. Фотоэлементы встраиваются не на крышу, а прямо в стены, стекла фасадов и даже в солнцезащитные жалюзи. В «умных домах» весь фасад здания превращается в «солнечную кожу», превращая дом в мини-электростанцию.
Теплые полы давно не новость для потребителей. Зато новинкой являются энергогенерирующие полы. Специальные пьезоэлектрические плитки, встраиваемые в полы зданий и сооружений в местах с высокой проходимостью (вокзалы, аэропорты, торговые центры), генерируют электричество от шагов людей.
Здания оснащаются тысячами датчиков (температуры, освещенности, движения), которые в реальном времени передают данные в единую систему. Искусственный интеллект анализирует эту информацию и автоматически управляет отоплением, вентиляцией и освещением, экономя до 30% энергии.
По данным Бориса Глазкова, вице-президента «Ростелекома», главными сквозными технологиями, от которых зависит развитие «умных городов», стали интернет вещей, 5G, биометрия, обработка неструктурированных данных, технологии поддержки принятия решений, дополненная и виртуальная реальность, распределенные базы данных, геоинформационные технологии и навигация, машинное обучение, облачные/туманные/граничные вычисления.
