10 невероятных строительных технологий, которые могут изменить мир

Термодом

Яркой иллюстрацией достоинств от использования пенополистирола и блочной опалубки является термодом. В нем предусматривается устройство монолитной бетонной основы, которая реализуется за счет утепленных формованных компонентов из Очевидно, что новые технологии строительства частных домов в холодных регионах требуют повышенной теплоизоляции, которую и обеспечивают пенополистирольные элементы.

Это полые термоблоки, в ниши которых заливается бетонный раствор. Таким образом формируется 15-сантиметровая монолитная стена, которая имеет двухстороннее утепление пенополистирольными панелями толщиной 5 см.

Зарубежный опыт

Индивидуальные застройки популярны во всем мире, поэтому в Европе и Америке накоплен интересный опыт такого строительства. В нем преобладают технологии, направленные на быстрое возведение экономичного жилья

Большое внимание уделяется комфорту и экологичности используемых стройматериалов

В Канаде и Финляндии преимущественно используется деревянно-каркасное строительство. В США 95% малоэтажных домов возводятся на деревянной основе. Японские строители чаще используют каркасное строительство. Там же разработана инновационная технология возведения экономичного и долговечного дома в форме купола, для которого используются готовые модули из пенопласта. Такое строение не требует фундамента и собирается за 1 день.

В Германии более половины частного жилья возводится из пористого бетона, большой сегмент составляют каменные и кирпичные строения. Это объясняется дефицитом дешевого древесного стройматериала. Тем не менее страна является крупнейшим экспортером деревянных домов. Отделка стен производится кирпичом либо штукатуркой с последующей покраской.

Дом нужно отапливать, поэтому не стоит на месте разработка проектов новых разновидностей обогрева с вариантами для отопления частного дома. Как альтернатива централизованному или печному отоплению предлагается использование солнечных батарей, инфракрасных излучателей и тепловых насосов, отбирающих тепло земли, воздуха или природной воды. Все больше становятся популярными электрические системы «Теплый пол» и «Теплая панель».

Современные отопительные системы снабжаются «умной» автоматикой, которая позволяет экономить тепловую энергию и даже контролировать обогрев дистанционно, с помощью смартфона.

Технология ТИСЭ – принципы и важнейшие достоинства

Однако помимо материалов современный мир дает возможности использовать и инновационные технологии в строительстве. Одной из таких технологий является ТИСЭ или переставная опалубка. Сегодня она пользуется большой популярностью, так как позволяет строить сооружения без применения большого количества специальных технических средств и обходиться одной парой рук.

Данный метод предполагает установку свайных элементов или устройство столбчатого фундамента, дополняемых ростверком. Единственное, что понадобится для возведения нового сооружения – бур для ТИСЭ. На установленный легкий фундамент ставят стеновые блочные панели. Панели создаются непосредственно на стройплощадке из высококачественного бетона. В качестве формы выступает передвижная опалубка, которую используют для заливки всех модулей поочередно.

Технология ТИСЭ

К основным достоинствам технологии ТИСЭ можно отнести:

• монолитность конструкции и отсутствие мостиков холода;
• возможность выполнить строительные работы без дорогостоящих услуг профессиональных бригад;
• высокая вариативность состава блоков.

Чтобы повысить прочность, надежность и привлекательность нового строения, готовые бетонные блоки облицовывают кирпичом, который придает объекту повышенную стабильность, устойчивость к внешним воздействиям и прочность.

Противоаварийные сооружения

Структурная устойчивость станет ключевым направлением в 2021-2030 году в связи с ростом стихийных бедствий во всем мире и растущим акцентом на повышение безопасности зданий. Вообще говоря, построения кода больше не будет достаточно. Вместо сосредоточения исключительно на энергосберегающих домах, строители теперь будут смотреть на создание домов и зданий. Данные дома более устойчивы к стихийным бедствиям, в то же время используя материалы и системы с низким содержанием углерода.

Многие компании, помогают жилым и коммерческим зданиям стать более защищенными от стихийных бедствий, предлагая наивысшие доступные гидроизоляционные решения. 

Стеклянная черепица

Компания SolTech Energy из Швеции разработала уникальный строительный материал для кровли зданий – черепицу из стекла. Она оснащена встроенными фотоэлементами, которые накапливают энергию солнечных лучей и позволяют использовать ее для различных потребностей (подогрева воды, отопления, работы электросетей).

Такая черепица изготавливается из каленого ударопрочного стекла, поэтому не уступает по прочности традиционным керамическим аналогам. Форма и размер отдельных стеклянных элементов соответствует параметрам керамической черепицы, поэтому их можно использовать для частичного покрытия крыши. При этом максимальная эффективность от ее использования достигается на крышах, обращенных к южной стороне.

Какие материалы, используемые для строительства домов, самые лучшие?

В строительстве домов можно использовать самые разные материалы, благо на современном рынке в них недостатка нет. Но будет ли жизнь в таком доме комфортной и здоровой? Не секрет, что некоторые материалы изготавливаются с применением ядовитых компонентов. Поэтому строительство «здорового» дома начинается с поиска современных экологически чистых материалов.

Грунтоблок.

В его состав входят цемент, торф, зола, опилки и хвоя. Из-за того, что в его состав входит цемент, он устойчив к воздействию влаги. Как вариант, можно использовать нестабилизированные грунтоблоки, которые изготовлены собственно из грунта. Это один из самых лучших материалов для строительства домов, так как он обладает высокой прочностью, малой теплопроводностью, огнеупорностью и низкой стоимостью.

Геокар.

Основой для его состава является торф, переработанный в пасту, а также солома, стружка, опилки. Все составляющие тщательно сушатся и формируются в блоки. В доме из геокара не будет плесени и грызунов. Кроме того, он обладает долговечностью, высокой теплоемкостью и звукоизоляцией.

Керпен.

Говоря о том, какой материал для строительства дома лучше, обязательно стоит рассказать о керпене. Он относится к материалам нового поколения и изготавливается из природного сырья. Экологические свойства керпена сравнимы с обычным стеклом. Материал обладает морозостойкостью, долговечностью, влагостойкостью и устойчив к перепадам атмосферного давления. Если вы хотите иметь по-настоящему экологически чистый дом, используйте природные материалы. Нет, вам не предлагается строить шалаш из камыша или соломы, хотя в состав многих материалов они и входят. Остановите свой выбор на ракушечнике, меле, известняке, дереве или самане. Кроме того, в строительстве с успехом применяются бут или булыжный камень.

Розовый артикский туф.

Этот ультра-современный материал для строительства домов еще не получил широкого распространения. Между тем он долговечен и морозоустойчив. Используют туф только для строительства малоэтажных зданий.

Глиняный обжиговой кирпич.

При выборе материала для строительства дома нельзя забывать про глиняный обжиговый кирпич. Это современный собрат обычного кирпича, но по своим свойствам он больше подходит человеку. Обладает хорошей теплоемкостью, теплопроводностью, прочностью, водостойкостью и огнеупорностью.

Зидарит.

Зидарит применяется в каркасно-монолитном строительстве в качестве опалубки. В состав этого одного из лучших материалов для строительства частного дома входят древесина (89%), цемент (10%), вода и жидкое стекло (1%).

Фибролит.

Как и зидарит, фибролит используется в монолитном строительстве в качестве опалубки для создания перекрытий, перегородок и внутренней отделки. Этот современный материал для строительства частных домов. Состоит из заполнителя, затворителя и вяжущего компонента. Основными преимуществами фибролита можно назвать огнестойкость, звукоизоляцию и, конечно, экологическую чистоту материала.

Что такое BIM

BIM является аббревиатурой английского Building Information Modeling и представляет собой технологию информационного моделирования.

Данная технология позволяет моделировать любые строительные объекты, включая здания, железные дороги, мосты, тоннели, порты и т.д.  Сходство BIM и 3D-моделирования заключается в том, что в обоих случаях проект здания выполняется в трехмерном пространстве. Но в отличие от 3D- модели, BIM напрямую связан с базой данных. Такая модель включает в себя не только несущие линии и текстуру материалов, но и другие данные (технологические, экономические и прочие), которые имеют отношение к зданию. Например, BIM учитывает физические характеристики объекта, варианты размещения в пространстве, стоимость каждого кирпича, плафона, трубы.

Рой строительных роботов

В поиске инновационных методов строительства, Гарвардские исследователи обратились к природе за вдохновением, в частности, к термитам. Термиты могут строить большие структуры в отсутствие центрального управления. С этой целью они просто несут кусок грязи на место первой строительной площадки. Если она занята, несут к следующему месту.

Проект TERMES использует ту же идею роевого строительства, но использует маленьких роботов. Эти простые недорогие дроны строят структуры, следуя первоначальному дизайну и выкладывая блоки в первое же доступное место, пока структура не будет завершена. Рой совсем не требует вмешательства человека после постановки первоначальной задачи.

Такой род идеально подошел бы для строительства конструкций в опасных местах, в космосе или под водой. Он также мог бы делать черную работу, экономя время людей.

Экспериментальные методики

Большинство экспериментальных технологий находятся в стадии разработки, но уже множество инновационных сооружений вполне успешно возводятся, а многие введены в эксплуатацию.

Строительные 3D-принтеры

3D-строительство звучит как фантастика, но такие дома в прямом смысле слова печатаются гигантскими 3D-принтерами. Передовыми разработчиками стали китайские архитекторы и голландская компания Dus Architects. В китайском варианте стройматериал получают из промышленных отходов, а голландцы заправляют принтер биопластиком из растительного масла и микрофибры.

Такие новые технологии в возведении зданий ‒ это не только быстровозводимые и недорогие строения, но и решение утилизации производственных отходов. Биопластик можно использовать повторно, поэтому отслужившие свой срок сооружения через много лет можно будет «перепечатать» заново.

Уже сегодня компания Emerging Objects внедрила 3D-печать кирпичей из керамики. Особенность материала ‒ многопористая структура.

Применение 3D-кирпича для кладки стен в странах с жарким климатом экономит на кондиционировании. В ночное время кирпич впитывает влагу, которая во время дневной жары испаряется и здание охлаждается.

Самовосстанавливающийся бетон

Еще одно перспективное направление – это разработка инновационных видов бетона. Традиционный материал на основе цемента, песка и заполнителя достигает максимальной прочности через год, а впоследствии теряет прочность под воздействием климатических циклов и динамических нагрузок. Чтобы увеличить ресурс бетонных конструкций ведутся активные работы по поиску улучшенных видов бетона и уже есть результаты.

Ученые из Голландии создали бетон на основе белого цемента, в который были добавлен определенный вид микроорганизмов и молочнокислый кальций. Бактерии, поглощая кальций, вырабатывают известняк, который заполняет микротрещины и восстанавливает целостность структуры монолита.

Второй вариант восстановления – эластичный бетон. В его состав введен комплекс минералов, увеличивающий эластичность и устойчивость к динамическим нагрузкам. Этот вид стройматериала также имеет способность к восстановлению. Попавшая на материал дождевая вода вызывает реакцию бетона с двуокисью углерода, содержащегося в атмосфере. В результате образуется карбонат кальция, который и «лечит» монолит от микротрещин.

Подобные разработки не оставили без внимания специалисты канадской компании CarbonCure Technologies. При этом канадцы пошли другим путем, преследуя цели экономичности, эффективности и сохранения окружающей среды. Экобетон повышенной прочности был получен путем связывания углекислоты, выбрасываемой крупными предприятиями. Для производства 1000 таких бетонных блоков абсорбируется столько углекислоты, сколько за год поглощается одним крупным деревом.

Летающие дома

Невероятное чудо среди новых технологий в строительной сфере ‒ сейсмически устойчивые летающие дома в Японии. Дом на самом деле способен взлетать на высоту 4 см и оставаться в воздухе во время сейсмической активности. Левитация обеспечивается воздушной подушкой, которая создается нагнетательным компрессором, автоматически включающимся при фиксировании подземных толчков.

Соломенные дома

Нередко новые технологии в строительной отрасли оказываются давно забытыми старыми и, возрождаясь, удивляют простотой конструктивного решения. Дома из соломы не новинка, но это касается одноэтажных строений, а вот построенная из соломы пятиэтажка достойна восхищения.

Строительство из блоков прессованной соломы с последующим оштукатуриванием уже внедрена и широко используется в Европе, США и Китае. При этом методика совершенствуется и в США проектируют 40-этажный соломенный дом. Солома – дешевый и практически нескончаемый материал. К тому же экологичный, обладающий отличными тепло- и звукоизоляционными свойствами. Единственный недостаток ‒ малая несущая способность, поэтому соломенные высотки дополняются металлическими каркасами.

Панели – 3D

Такие панели относятся к самым современным технологиям. Они собой объединяют два способа, при помощи которых возводятся конструкции:

— Каркасно-панельный;

— Монолитный.

Для сборки каркаса здания используются типовые пенополистирольные элементы, которые заранее производят на заводе. После внедрения в панели арматурных сеток, их приваривают к арматурным стержням, которые изготовлены из нержавеющей стали.

Это и завершает первичный монтаж – несущая конструкция является устойчивой и представляет собой идеальное основание, куда можно заливать бетон. Монолитные конструкции возводятся быстро, они весьма надежны и имеют мощную монолитную подложку.

Мобильные приложения

С развитием новых технологий усовершенствуются и устройства обработки данных. Так, современные смартфоны оснащены порой большей памятью, чем некоторые ноутбуки, а разрешение их экрана позволяет воспроизводить видео в 4К. Такие возможности активно используют производители опалубки и другие компании. В частности Doka представила на bauma в Мюнхене 3D чертежи, которые можно посмотреть с помощью специального мобильного приложения. Запустив его на планшете или смартфоне можно не только наглядно увидеть, каким образом будет выстроена опалубка, но и удостовериться, что всё собрано правильно.

Кроме того, такие приложения создают возможность оценки проекта на месте. Прибыв на строительную площадку, специалист получает на свой планшет или смартфон проект и, предоставляя интерактивный опыт, наглядно демонстрирует, каким образом будет установлена опалубка. К тому же приложение сразу может посчитать необходимые компоненты и их количество.

Похожее программное приложение имеется и у других производителей опалубки. Например, Paschal представляет автоматизированное программное обеспечение для планирования, с помощью которого можно обмениваться всей необходимой информацией с программами, поддерживающими BIM. Кроме того, у компании есть аппаратное решение, которое позволяет в режиме реального времени получить данные о температуре бетона, что позволяет определить его прочность и фактический уровень зрелости.

3D-печать

Во время пандемии COVID-19 аддитивные технологии стали выгодной альтернативой традиционному производству, требующему огромных инвестиций и ресурсов. Еще одно весомое преимущество — значительно меньший уровень отходов.

По данным Grand View Research, объем мирового рынка 3D-печати в 2019 году оценивался в $11,58 млрд, а с 2020 по 2027 год его среднегодовой прирост составит более 14%. К 2027 году в мире будет 8 млн 3D-принтеров — почти в шесть раз больше, чем в 2018-м. 77% из них приходится на промышленные принтеры. С помощью 3D-печати уже создают одежду и обувь, предметы интерьера, механические детали и даже протезы. На 3D-принтерах печатают многие детали для двигателей Rutherford, устанавливаемых на ракете-носителе Electron.

Индустрия 4.0

Безопасно ли печатать двигатели самолетов на 3D-принтере

В медицине и здравоохранении на 3D-принтерах печатают кабели и другие детали для медицинского оборудования. Еще один удивительный эксперимент — 3D-печать фрагментов человеческих костей прямо в организме, вместо поврежденных или утраченных. Для этого используют специальные биосовместимые чернила.

Аддитивные технологии применяются в архитектуре: из отпечатанных деталей возводят целые каркасные дома, что делает их намного дешевле обычных аналогов. Как пишет The Guardian, в калифорнийской Коачелла Вэлли такими застроили целый микрорайон. Компания-застройщик Mighty Buildings утверждает, что это позволило сэкономить 95% рабочего времени строителей.

Выпуск YouTube-канала «Индустрии 4.0», посвященный строительству домов с помощью 3D-печати

Сейчас мы в шаге от того, чтобы использовать 3D-печать для создания необходимых объектов на поверхности Луны, используя для этого лунную пыль. Это позволит значительно упростить колонизацию спутника: не придется доставлять туда тяжелые грузы и технику.