Строительная отрасль – одна из самых сложных в плане внедрения новых технологий. Это связано со многими причинами – стоимость материалов и работ, большое количество участников процесса, сложность проверки качества, кадровый голод и многое другое. Основную проблему чаще всего представляет собой недостаток финансирования – отчасти именно поэтому москвичи еще не живут в «летающих» домах, и не ездят дорогам, выступающим аккумуляторами солнечной энергии.
Но эти технологии уже есть – просто их внедрение в массовых масштабах случится еще нескоро. Тем не менее, сейчас существуют десятки очень интересных и эффективных строительных технологий, использование которых может решить множество проблем (экологических, социальных, инфраструктурных и пр.).
Ознакомиться со всеми этими новинками можно на отраслевых мероприятиях – например, Московском УрбанФоруме-2019, который пройдет в начале июля в Зарядье. МУФ является одним из самых масштабных мероприятий строительной сферы, но, помимо него, в течение года проводится множество форумов, выставок по всему миру, на которых лучшие умы представляют свои достижения.
Мы живем в такое время, когда строительство находится на стыке «традиционных» методов и инноваций, которые иногда кажутся фантастическими.
Вот они – строительные технологии будущего, которые существуют уже сейчас:
• Строительные 3D-принтеры
• Самовосстанавливающийся бетон
• Умный асфальт
• Дорожный принтер
• Дороги сборщики солнечной энергии
• Летающие дома
• Соломенные дома
• Альтернативная энергия водорослей
• Кровля из стеклянной черепицы
• Дома из грибов
• Бамбуковые города
• Алмазные нанонити
• Аэрогелевая изоляция
• Многонаправленные бестросовые лифты
• Солнечная краска
• Вертикальные города
• Строительные роботы
• Кросс-клеенная древесина
• Электроэнергетический текстиль
• Строительно-интегрированные биореакторы
Все эти технологии уже существуют, они вполне реализуемы с технической точки зрения. Но большинство из них обходятся довольно дорого, что очень усложняет их массовое использование.
Для того, чтобы строительная технология стала массовой, необходимо сочетание следующих факторов:
• Наличие достаточного количества применяемых материалов;
• Наличие квалифицированных кадров, которые владеют технологией;
• Высокое качество зданий, строящихся по данной технологии (оно должно быть не ниже, по сравнению с традиционными методами строительства);
• Энергоэффективность получаемых зданий;
• Экологичность и безопасность материалов;
• Высокая скорость строительства;
• Один из ключевых факторов – экономическая оправданность технологии.
Несмотря на то, что стоимость новых технологий сначала может показаться слишком высокой, этот фактор очень быстро нейтрализуется.
Цена на «штучные» предложения (в данном случае – редкие технологии) определяется именно их редкостью – а эксклюзивность не бывает дешевой. На старте рынок очень маленький, спрос – тоже, специалистов практически нет.
Конечно, в таких условиях цена готового продукта (здания) будет высокой. Но со временем все эти моменты дефицита выравниваются – этапы работ отрабатываются, специалистов становится больше, оптимизируется стоимость материалов. Именно так технологии выходят из узких ниш в массы. Это может занять несколько месяцев или лет, но, если все ключевые факторы сошлись, технология имеет все шансы на успех.
Яркий пример – технология 3Д печати из полимеров. Еще 5-7 лет назад это было очень дорогое, редкое оборудование, с очень узкой сферой применения (медицина, ювелирное дело, инженерные прототипы). Сейчас 3Д принтеры покупаются даже детям для домашнего использования – технология становится все более популярной с каждым днем, и она уже точно не является эксклюзивной и недоступной.
Так что, вполне возможно, что в ближайшем будущем мы сможем своими глазами увидеть (и не только на выставках!) бОльшую часть вышеперечисленных новинок.
Строительные 3D-принтеры
Сейчас 3Д печать находится на таком уровне развития, что ее можно использовать даже для возведения домов.
Первыми этот способ строительства освоили архитекторы из Китая и Голландии, причем они использовали разные материалы.
• В Китае в качестве стройматериала использовались промышленные отходы – это просто великолепное решение, особенно, с учетом численности населения Китая и количества производимого ими мусора. Несмотря на раздельный сбор разных категорий мусора и его утилизацию, отходов все равно остается много - так почему бы не пустить их на строительство домов? Тем более, что жилье в Китае очень дорогое, а такие дома (если они «пойдут в массы») могут предлагаться как «социальные», то есть очень доступные по цене.
• В Голландии в качестве стройматериала использовался биопластик, созданный на основе микрофибры и растительного масла (похожий по составу пластик используется в некоторых категориях обычных 3Д-принтеров). Биопластик хорош тем, что его можно перерабатывать и использовать повторно, и весь процесс его изготовления/переработки/использования абсолютно безвреден как для людей, так и для окружающей среды.
Разумеется, дома не печатаются на принтерах целиком. Речь идет о печати кирпичей, не создание которых идет мусор или биоразлагаемое сырье – то есть, фактически, на строительство не тратятся природные ресурсы.
Использование биоразлагаемых стройматериалов имеет еще один огромный плюс – отслужим определенное количество времени, они начинают саморазрушаться, то есть их демонтаж потребует значительно меньше ресурсов, по сравнению с традиционными технологиями строительства.
В США есть дизайн-студия, которая уже вывела на поток печать 3Д кирпичей из керамики – это многопористый стройматериал, который очень удобно использовать в местах с жарким и влажным климатом. Здания получаются прохладными, за счет чего обеспечивается существенная экономия на кондиционировании – ночью такой материал впитывает влагу, а днем постепенно ее отдает, создавая приятный микроклимат.
Такой кирпич имеет мелкую структуру с огромным количеством пор. Сложенные из данного материала стены конструктивно похожи на сетку, которая является превосходной альтернативой системе традиционного кондиционирования при жарком сухом климате.
Материал напоминает губку, состоящую из множества пор, которые впитывают в себя влагу, то есть практически заполнены водой. Проходящий сквозь нее горячий воздух, поглощая влагу, хорошо охлаждается.
Разработанный этой компанией метод позволяет производить распечатку кирпичей из керамики с помощью 3D-принтера. При необходимости конструкция, сложенная из такого материала, дает возможность реализовать традиционные технологии независимого охлаждения комнат.
Самовосстанавливающийся бетон
Сейчас большинство зданий строится из бетона, представляющего собой смесь цемента, песка и наполнителей. Такие сооружения достигают своей максимальной прочности через несколько месяцев, а потом постепенно начинают разрушаться под воздействием циклов замораживания/размораживания, собственного веса, климатических условий.
В Голландии нашли способ создавать такой бетон, который будет обладать способностью самовосстановления.
Секрет заключается в том, что основу бетона составляет белый цемент с добавлением особых микроорганизмов и молочнокислого кальция. Бактерии поглощают и перерабатывают кальций – в итоге получается известняк, заполняющий микротрещины, которые неизбежны со временем. В результате целостность структуры материала восстанавливается без вмешательства извне.
Есть еще один вариант самовосстанавливающегося материала – эластичный бетон. В состав этого материала входит ряд минеральных веществ, которые повышают эластичность бетона и делают его более устойчивым к динамическим нагрузкам. Такой эластичный бетон восстанавливается в момент попадания на него влаги (например, осадков) – вода вызывает реакцию бетона с двуокисью углерода, который всегда есть в атмосфере. Результатом этой реакции становится карбонат кальция, заполняющий микротрещинки в материале.
В Канаде тоже ведутся разработки по созданию инновационного бетона – при этом канадцы, в первую очередь, ориентируются на экономичность и экологичность стройматериала. Такой экобетон получается методом связывания углекислоты, которая в огромных количествах производится крупными предприятиями. В частности, для создания тысячи бетонных экоблоков абсорбируется столько углекислоты, сколько за год поглощает одно большое дерево.
Умный асфальт
В регионах с большим количеством осадков всегда есть риск затопления – там, где вода застаивается и не может стекать естественным путем, образуются настоящие озера, которые просто парализуют все движение.
Легендарные британские ученые (в частности, компания Tarmac) разработали уникальный асфальт, который сводит к нулю угрозу затопления без создания специальных конструкций водоотведения.
Эта технология основана на том, что вместо песка для изготовления бетона используются включения гранитного щебня, «связанные» вместе. Вода свободно просачивается через эти гранитные кусочки, далее поглощается грунтом и уходит в систему канализации, либо в водные резервуары.
Такая техника устройства дорог решает сразу две задачи:
• Устраняет проблему затопления, т.к. вода сама собой просачивается сквозь асфальт и не застаивается на поверхности.
• Воду можно собирать в резервуары и использовать повторно – например, для общегородских нужд или частных владений. Кончено, потребуется очистка, но сейчас это не проблема.
В итоге улицы остаются сухими, безопасными и аккуратными, а также снижается потребление воды.
Специфика этого материала заключается в его низкой морозостойкости – такой асфальт можно использовать только там, где сыро, но не холодно. При заморозке бетон начнет расширяться и разрушаться, поэтому зона его применения довольно ограничена. С другой стороны, в долгосрочной перспективе, эта технология будет очень эффективна и экономически оправданна, т.к. города сэкономят огромные деньги на нейтрализации последствий наводнений и затоплений.