Инновации в строительстве и их роль. Проблемы инноваций в строительстве

Новые материалы и их особенности

Инновации производятся и в сфере стройматериалов. Разработчики создают сырье, скрепляющие составы, увеличивающие теплоизоляцию, шумоизоляцию, снижающие затраты на обслуживание, увеличивающие срок службы зданий.

В перечень входят:

• полистиролбетон;
• газобетон;
• мембраны (гидроизоляционные, диффузионные);
• теплоизоляционные составы на основе пенополиуретана;
• пенополистирольные составы с повышенными теплоизоляционными качествами;
• минеральная вата для утепления зданий;
• искусственный камень для декорирования строений;
• блоки из пенобетона;
• брус клееный;
• СИП-панели.

Полистиролбетон входит в число лучших искусственных камней по характеристикам паропроницаемости, прочности, экологичности, гигроскопичности. Материал по фактуре схож с древесиной, отличается невысокой теплопроводностью. При использовании сырья не требуется дополнительное утепление.

Полистиролбетон стоек к повреждению плесенью, грибком. Сырье отличается невысокой ценой, может формироваться на стройплощадке, не требует аренды погрузчиков.

Газобетонные блоки эстетичны, имеют небольшую массу. Однако необходимо учитывать нестойкость материала к влажности

При монтаже важно обеспечить надежную гидроизоляцию стенам, выполнить оштукатуривание поверхностей

Пенобетон отличается небольшой массой, бюджетной стоимостью, универсальностью, экологичностью. При строительстве рекомендуется учитывать хрупкость состава, создающую сложность в установке на панелях навесных конструкций, оборудования. Рекомендовано усиление стен арматурой, применение анкерных болтов. Высота построек из пенобетонных блоков ограничена 1-2 этажами.

Мембраны разработаны для увеличения долговечности здания. Материалы защищают стеновые панели, кровлю от влаги, ветра. Элементы обеспечивают надежную гидроизоляцию здания, отличаются прочностью, пластичностью. Мембраны монтируются строительным пистолетом.

Клееный брус экологичен, прочен, долговечен. Геометрическая форма упрощает сборку и утепление конструкций. Брус эстетичен, не требует декорирования.

Совершенствуются и соединительные, пропитывающие составы. Популярны кровельные гидроизоляционные и герметизирующие мастики, добавки в бетон, пропиточные и инъекционные составы, лакокрасочные материалы для антикоррозионной защиты металла, сухие строительные смеси и т.д.

Погружение в цифровой мир для создания реального

Технологии VR и AR позволяют строителям использовать цифровое моделирование BIM для демонстрации конечного результата до начала строительных работ. Это даёт возможность внести корректировки или изменения в проект на стадии подготовки, что снижает риски и дополнительные затраты, а также позволяет быстрее согласовать итоговый проект с учётом пожеланий заказчика и требований СНИПов и других законодательных норм.

Ещё одной технологией объединения виртуальной реальности и реального мира является CAVE. Это революционная система виртуальной реальности с эффектом полного погружения. Она проецирует полноразмерное трехмерное изображение, позволяя буквально входить в этот голографический мир. Благодаря этому, дизайнеры и проектировщики способны представить планы строительства в реалистичном виде, таком, как если бы сооружение уже было построено. Или размещать технику на строительном участке, чтобы оценить возможность одновременного нахождения нескольких машин. И это не просто расчёты, а наглядное пособие как будет работать техника и хватит ли ей места для выполнения поставленных задач.

Для создания подобных проектов часто привлекаются софтверные компании, которые реализуют определённые проекты. Например, программа планирования Liebherr Crane Planner 2.0 была создана в сотрудничестве с Центром строительной робототехники. Цель программы – показать клиентам возможности кранов для решения их задач. Она позволяет создавать 3D модель строительной площадки и наглядно продемонстрировать работу крана.

Конечно, такую же программу можно смотреть и на экране компьютера, но, по словам специалистов, восприятие размеров, высоты, машины и прочего в виртуальной среде гораздо лучше, чем на плоском мониторе.

Для реализации крупных проектов, особенно инфраструктурных, принимает участие большое количество подрядных организаций. Часто они работают по собственному графику ведения работ, не согласовывая их с другими участниками проекта. Иногда это приводит к серьёзным накладкам, требующих больших временных и материальных затрат на их устранения. Специалисты подразделения строительного программного обеспечения Topcon использовали технологии AR для разработки Topcon MAGNET Live – цифровой веб-платформа для просмотра виртуальной трехмерной модели и комментариев в ней. Такое решение обеспечивает участников проекта всеми необходимыми данными и позволяет координировать действия в одной общей модели. Кроме того, это позволяет владельцам проектов наглядно увидеть возможные проблемные точки и постараться решить вопросы ещё до того, как он превратиться в реальную проблему. Кроме того, создание виртуального воплощения проекта позволяет более эффективно спланировать необходимые ресурсы и заранее разместить заказы на материалы.

Дом из грузового контейнера

Привычка селиться где угодно — родом из США. Именно там для этих целей впервые стали использовать бесхозные грузовые контейнеры. Позже эта идея превратилась в продвинутые инновации в области строительства. Особенно понравилась технология Европейскому сообществу. В Лондоне была возведена необычная гостиница, способная видоизменяться в зависимости от потока туристов.

Само здание имеет шесть этажей. Но все они собраны по принципу конструктора и могут легко сниматься и перемещаться. Таким образом, из шестиэтажного здания в период низкого туристического сезона гостиница превращается в небольшой двухэтажный бюджетный комплекс.

Дистанционное обслуживание

Применение технологий дополненной реальности используется для помощи в производстве некоторых работ. Инженер в офисе может взглянуть на участок глазами работника и подсказать ему вариант решения каких-то сложных задач. К тому же, связь между офисом и строительной площадкой с возможностью мгновенного обмена информацией и чертежами позволит повысить производительность и скорость сдачи объектов.

Тем более, что технологии не стоят на месте. Более трёх лет назад компания Trimble впервые продемонстрировала возможности использования технологии совмещения виртуальной реальности Microsoft HoloLens в строительстве. И вот в этом году был представлен новый продукт XR10 с HoloLens 2. Он устанавливается на строительную каску и позволяет работникам использовать 3D модели непосредственно на местах при проверке и/или сборки конструкций.

В России пока только говорят об этом как о технологической инновации, но в Европе уже активно пользуются возможностями смешанной реальности. Коммерческий директор Trimble Solutions Россия Денис Купцов рассказал, что французская GA Smart Buildings при строительстве офисного здания в Тулузе смогла избежать задержек при строительстве и перерасхода средств именно благодаря использованию технологии дополненной реальности. Возможность визуализации моделей BIM, совмещенных с реальной средой позволила легко выявить несоответствия между проектными решениями и контролировать работы практически в реальном времени.

Подобная технология открывает и новые горизонты для бизнеса сервисных услуг. Например, проведение работ по техническому обслуживанию техники и оборудования, особенно находящиеся в малодоступной местности. Владельцам машин не нужно будет отправлять их в сервисный центр. Сервисный специалист сможет провести работы удалённо при помощи AR технологий и камеры. Техник сможет транслировать состояние узлов и техники в целом, а эксперт сможет оценить ситуацию и найти решения, передав его техническому специалисту с инструкцией выполнения.

Дорожное строительство

Строительство дорог в любом государстве – это вопрос стратегического значения. По качеству полотна можно судить об обеспеченности и ответственности местной администрации. К тому же сокращение издержек избавляет от дальнейших расходов на содержание и реконструкцию разбитой дороги. Инновационные технологии в дорожном строительстве действительно важны: за их счет повышается качество полотна и уменьшается его себестоимость.

Правительство давно пытается решить хотя бы одну из двух российских проблем. Дороги стали строиться по методикам более развитых в этом плане государств. Однако нестабильные погодные условия и особенности эксплуатации сводят иностранные разработки на нет. Этот факт имеет двоякое значение: с одной стороны, невозможность применения зарубежных принципов влечет за собой напрасные траты на изучение технологий и специалистов. С другой стороны, это толкает российских ученых на создание собственных технологий, следовательно, внедрения инноваций.

Нововведения в строительстве автомобильных дорог

Разработкой инноваций занимаются ученые-инженеры. На сегодняшний день существует множество новых технологий, которые уже нашли широкое применение в строительстве дорог на территории всей страны. К таковым относится технология вспенивания битумов во время изготовления асфальтобетонных смесей. Специально для этих целей в привычный набор оборудования введены гудронаторы или автогудронаторы со встроенной внутрь корпуса мешалкой.

Устройства слоев износа по новым технологиям и катионные битумные эмульсии позволяют продлить срок качественной эксплуатации автомобильных дорог в полтора раза. Техническое оборудование вроде усовершенствованных асфальтоукладчиков, автогудронаторов и катков упрощает процесс укладки асфальта, позволяя сэкономить на выплатах рабочим, неэффективных материалах и издержках, связанных с быстро наступившей непригодностью дорожного комплекса.

Инновационные технологии проектирования и строительства дорог значительно повышают качество дорожных работ и толкают ученых на создание модифицированных строительных материалов. Движение к идеалам западного производства дает надежду на то, что когда-нибудь и Россия сможет похвастаться качественными автомобильными дорогами.

«Умные» фундаменты теперь можно возводить и в России!

Одной из инновационных, хорошо зарекомендовавших себя технологий, является строительство фундамента методом опалубки, с применением пенополистирольных материалов, имеющих пустотелые ниши. Такой фундамент возводится посредством арматурного каркаса и пустотелых блоков из пенополистирола, в который заливается бетонная смесь.

Преимущества этой конструкции заключаются в грамотном распределении нагрузки, поступающей от несущих стен на фундамент из монолитного железобетона.

Опалубка состоит из блочных элементов — плит и панелей, удаляющихся после полного затвердения бетонной смеси. Легкие панели выполняют сразу несколько функций:

1. Обеспечивают хорошее формообразование;
2. Обладают высокими теплоизоляционными свойствами.

Укрепление грунта

Можно бесконечно приводить примеры инноваций в строительстве дорог. Рассмотрим еще один эффктивный метод. Сначала его успешно реализовывали в Америке, потом им заинтересовалась Европа. Чаще всего технология применяется для прокладки дорог в границах населенных пунктов и в тех местах, где присутствует серьезная нехватка ресурсов.

Укрепление грунта позволяет использовать тот слой почвы, который находится в месте прокладки полотна. Влажные и болотные грунты, преобладающие в России, невозможно использовать при других технологиях. Раньше их приходилось полностью вынимать и класть другие, более сухие и устойчивые породы. Такие инновации в сфере строительства дорог позволяют значительно экономить ресурсы.

Роль инноваций в строительстве

Ни для кого не секрет, что инновации – это путь к экономическому развитию страны и благосостоянию населения. Одно дело – новые технологии в промышленности, энергетике, сельском хозяйстве, но какую роль они играют в строительстве? Если задуматься над этим, то можно сделать несколько выводов:

1. Компаниям инновации в строительстве помогают быть конкурентоспособными и удерживать лидерские позиции на рынке. Чем больше заказов, тем выше прибыль, а значит, еще больше вложений в развитие.
2. Заказчикам инновационные проекты помогают сэкономить время и быстрее ввести в эксплуатацию объект.
3. Кроме того, в условиях кризиса и постоянной нехватки ресурсов новые технологии способны удешевить проект и сэкономить расходные материалы, значит, и деньги.

“Чип-сил” и “Сларри-сил”

Обе методики очень схожи по составу используемой массы и способу нанесения. Основной материал представляет собой смесь щебня, битумной эмульсии и некоторых других наполнителей. Самое удобное то, что нанесение нового слоя происходит поверх старого асфальта. Это позволяет производить реконструкцию участков дорог в городе и на трассах, имеющих большой поток машин.

Более совершенная методика Microsurfacing считается передовой в мире дорожной отрасли. Новаторство заключается в том, что в смеси используется щебень высочайшего качества, производить который научились сравнительно недавно. И второе отличие – это ширина слоев. В Microsurfacing она достигает двадцати миллиметров, что рекордно для покрытия, в то время как “Сларри-сил” позволяет получать слой шириной 15 мм. А этот показатель напрямую связан с износом. Чем больше ширина, тем дольше прослужит полотно.

“Чип-сил” – это технология быстрого латания дорог. На поврежденный участок наливают битумную эмульсию, засыпают щебнем и сразу проходят катком. После этого дорога готова к использованию. Наверняка вы встречались с реализацией подобного метода в своем городе. Несмотря на то что он появился в стране всего лишь несколько лет назад, его повсеместно используют, экономя средства. Конечно, у метода есть недостатки, которые выражаются в рассыпанном на дороге и тротуаре щебне, но вместе с тем он помогает продлить срок эксплуатации основного асфальта.

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.

Картонный домик

Если раньше дома из картона строили исключительно детям для игр, то сейчас инновации в архитектуре и строительстве поражают воображение. Еще несколько лет назад в Японию пришла мода строить перегородки в домах из тонкого материала. А что, климат там теплый, частые землетрясения не позволяют строить капитальные стены, вот и решили таким образом обезопасить себя. Но архитектор Шигеру Бан пошел еще дальше. Он предложил возводить целые капитальные сооружения из плотной бумаги.

Первые его детища – это небольшие строения временного характера для жертв природных катастроф. Из плотно скрученных труб картона он собирал стены, а середину оставлял полой. Если переплести между собой такие трубы, то они представляют собой довольно крепкую основу, способную выдержать крышу.

Самым выдающимся творением Шигеру Бан считает храм в Новой Зеландии. Это огромный дом, способный вместить несколько тысяч человек. Треугольная крыша из картона и витражи создают необычное впечатление, но больше всего поражает масштаб, когда понимаешь, что это все – из обыкновенного картона.

Скоростное строительство

Отличным примером успешного внедрения инноваций в области возведения зданий является китайская фирма Broad Group. Она сумела доказать, что за две недели можно построить 30-этажный дом. Это стало мировым рекордом в возведении высотных зданий.

Предназначается площадь в 17 тыс. кв. метров для размещения туристов и гостей города. Отель Ark Hotel — это самый скоростной по постройке комплекс, существующий в мире.

Секрет Broad Group довольно прост. В такие рекордные сроки им удалось построить высотное здание благодаря высшей точности в логистике, большому количеству рабочих и умелому управлению. Кроме того, с завода на площадку поставлялись готовые монолитные блоки, которые оставалось только установить на место. За 15 дней рабочие полностью возвели все этажи, облицевали внутри и снаружи, и даже расставили мебель.

Немного теории

Для начала давайте разберёмся с терминами. VR – это виртуальная реальность. Т.е. создаётся полностью искусственная среда, моделирующая различные ситуации и демонстрирующая объект таким, какой он будет после завершения строительства или создания.

AR – это реальность дополненная, т.к. цифровые изображения и объекты накладываются на конкретную местность в реальном, физическом мире. Она является отличным решением для наглядной демонстрации будущих построек, поскольку добавляет контекст, накладывает проектные данные и другую информацию на изображение реального мира.

Обсуждение преимуществ технологий VR и AR (виртуальной и дополненной реальности) идёт не первый год. Одни являются ярыми последователями внедрения, другие с опаской смотрят на их внедрения. Но для большинства это пока просто развлечение. Тем не менее, цифровые технологии уже во всю “шагают по планете”. Проектирование давно ведётся в программах 3D, позволяющих визуализировать будущий проект, что также позволяет создать эффектную презентацию.

Также, с развитием технологий и изучением свойств виртуального мира, а также потребностей клиентов, разрабатываются различные варианты и комбинации этих технологий: вспомогательная реальность и смешанная реальность. Данные технологии могут включать в себя различную информацию, включая звуки.

Давайте рассмотрим, для чего используют технологии виртуальной реальности? Каковы её возможности, и какие выгоды может дать внедрение технологий VR и AR для предприятий.

Что нужно для строительства?

Ни один вид строительства не может существовать без строительных материалов. Они бывают нескольких видов:

1. Вяжущие – гипс, цемент, известь.
2. Ограждающие конструкции – панели и блоки различных материалов.
3. Материалы отделки.
4. Гидроизоляционные и кровельные, которые созданы на основе полимерных или битумных связующих.
5. Герметизирующие – мастики, жгуты, прокладки для лучшей изоляции.
6. Бетонные заполнители естественного и искусственного происхождения.
7. Санитарно-технические изделия из металлов, асбестоцемента, железобетона и др.

Инновационные технологии в строительстве или строительных материалах используются так же широко, как и в других научных областях. Так, например, создан новый материал – фиброцемент, который позволяет сделать фасадные плиты крупноразмерными и самоочищающимися. Помимо этого, стены из данного материала утеплят помещение и создадут рельефную поверхность, обеспечив тем самым современный внешний вид.

Разновидности бетонных блоков

Инновационные технологии в малоэтажном строительстве достигли определенных высот, и старые бетонные плиты отошли на второй план. Существует два вида бетонных блоков:

1. Пенобетон изготавливается путем смешивания строительного раствора и пенообразователя. В результате получается легкий и недорогой материал, который обеспечивает хорошую теплоизоляцию и позволяет стенам «дышать».
2. Газобетон имеет тот же состав, но с добавлением кварцевого песка. Таким образом, прочность материала значительно превосходит бетонные блоки, произведенные по устаревшей технологии.

Оба качественны и удобны в применении, поэтому играют ведущую роль на рынке строительных услуг.

Инновационные технологии в строительстве домов должны обеспечивать энергосбережение и звукоизоляцию, возможность быстрого возведения постройки, небольшой вес сооружения и комфортный микроклимат внутри. Снижение затрат на строительство и экологическая безопасность играют важную роль во внедрении инноваций, ведь именно эти качества отличают технологии новейшего времени от прежних.

Superpave

Дословно Superpave означает идеальное дорожное покрытие с отличными характеристиками. Изначально эта технология была применена для строительства стратегически важных автомагистралей в Америке. Позже ученые поняли, что это удобно использовать и для обыкновенных трасс.

Огромное преимущество методики в том, что битумный раствор как основной компонент готовится индивидуально под условия среды, где будет проходить трасса. Небольшую массу раствора сначала подвергают множеству испытаний, прежде чем уложить ее под асфальт. Специфика Superpave заключается в том, что она поможет избежать трех самых главных проблем: колееобразования, усталостного и термического растрескивания.

В России определены два участка дорог, на которых были применены технологии идеального асфальтирования. Протяженность каждого – 1 км. Первый участок расположен на трассе М-5 «Урал» на расстоянии 45-46 км. И второй – Московское большое кольцо в направлении Минского шоссе, 25-й километр.

Холодный ресайклинг

Инновации в дорожном строительстве подразумевают нахождение новый путей формирования покрытия, используя уже испробованные варианты. Метод холодного ресайклинга нельзя назвать таким уже новаторским. В мире его используют давно. Основная особенность в том, что асфальтобетонные гранулемы не разогреваются привычным способом, а наоборот, охлаждаются.

С одной стороны, это помогает сэкономить на транспортировке горячих смесей с завода, а с другой – стоимость эмульсионной базы довольно высока. Но несомненное преимущество в том, что методика холодного ресайклинга может использоваться в условиях холодного климата.

Рассматриваемый метод очень популярен у дорожников в нашей стране. Огромный плюс в том, что он позволяет повторно использовать материал старого покрытия. Таким образом, осуществляются реконструкция полотна и быстрое латание ям.

Заключение

Подводя итоги, можно составить общее определение: под инновационной активностью предприятия понимается инновационная деятельность предприятия, в которую входит способность использования скрытого потенциала, степень своевременности и интенсивности действий, прогрессивность обоснованных методов, а так же рациональный состав процесса и последовательность выполняемых операций. Другими словами, это стратегия инновационной деятельности предприятия на протяжении всего жизненного цикла инновации.

Для того, чтобы активность инновационной деятельности предприятий повышалась, нужен такой механизм управления инновациями, который бы соответствовал требованиям нынешней ситуации на рынке. Одной из главных проблем развития инновационной деятельности является отсутствие подобного механизма, а так же бездейственность инновационной политики на всех уровнях: от уровня отрасли до уровня предприятий инвестиционно-строительного производства.

Для активного развития инновационного процесса необходима четкая утвержденная стратегия развития инновационной деятельности также на всех уровнях: от страны до предприятия.

Еще один фактор медленного развития инновационной активности – отсутствие стимулирующих факторов для предприятий; отсутствие факторов как юридических, так и экономических. Из-за жесткого регулирования налоговой системы, отсутствия мотивации с государственной стороны, урезания средств на амортизацию для финансирования процессов развития производства. Инновационные проблемы не решаются без решения инвестиционных, потому что на них необходимы крупные финансовые вложения.

Современным предприятиям строительного комплекса сложно адаптироваться к новым требованиям ведения хозяйствования: растет предпринимательский риск, в связи с этим увеличивается цена на продукцию строительных компаний.

Если строительное предприятие основывает свою деятельность на инновационной деятельности, то ему необходимо накапливать крупные активы для инвестиционных процессов. Поэтому строительный бизнес отличается от других сфер более высокой нормой прибыли и считается довольно эффективным.