Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ВЫГОДА ОТ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Бочек В.П. 1
1 ФГБОУ ВО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»
В современных условиях развития российской экономики особенно важно, чтобы инновации в строительстве обеспечивали качественное повышение результативности процессов возведения или эксплуатации зданий и сооружений. Практика показывает, что эффективность инноваций напрямую зависит от степени их выгодности и востребованности среди застройщиков. В статье обозначена целесообразность использования инновационных технологий. Описана текущая ситуация на европейском и российском рынках строительного производства в сфере использования инновационных материалов и технологий. В работе подчеркивается важная роль современных нанотехнологий в обеспечении высоких эксплуатационных свойств строительных материалов. Кроме того, проведена оценка экономической и практической выгоды от применения инновационных материалов и технологий на примере использования сэндвич-панелей, а также наноинициаторов, добавляемых в бетонные смеси.
строительство
инновационные технологии
экономическая выгода
наноинициаторы
1. Бузырев В.В., Селютина Л.Г., Мартынов В.Ф. Современные методы управления жилищным строительством. – Учебное пособие. – М.: Вузовский учебник: ИНФРА-М, 2016. – 240 с.
2. ГОСТ 31310-2015 Панели стеновые трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем. Общие технические условия. – М.: Стандартинформ, 2016.
3. Егорова М.А. Селютина Л.Г. Финансовый аспект теории эффективного управления // Общество. Среда. Развитие (Terra Humana). – 2009. – № 3. – С. 11–17.
4. Зеленский О.А. Прикладные основы строительной теплофизики. Методические указания к практическим занятиям. – Владимир, 2014.
5. Инновации в строительстве: сайт. – URL:http://www.vestsnab.ru (дата обращения: 08.06.2017).
6. Инновации, проблемы и философия в строительстве: сайт. – URL:http://www.stroyka74.ru (дата обращения: 08.06.2017).
7. Костецкий Д.А., Веселков В.В., Кириченко К.Р. Исследование процессов самоорганизации в инвестиционно-строительной сфере региона // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 5–4. – С. 613–615.
8. Нанобетон одна из передовых разработок российских ученых: сайт. – URL: http://www.kirovsp43.ru (дата обращения: 06.06.2017).
9. Пономарев А.Н. Нанобетон: концепция и проблемы. Синергизм наноструктурирования цементных вяжущих и армирующей фибры // Строительные материалы. – 2007. – № 5.
10. Пономарев А.Н. Технико-экономические аспекты и результаты практической модификации конструкционных материалов микродобавками нанодисперсных фуллероидных модификаторов // Вопросы материаловедения. – 2003. – № 3(35).
11. Ряузов М.Л. Справочник строителя. – М., 1989.
12. Селютина Л.Г. Организация строительного производства. Учебник: Изд-во СПбГИЭУ. – СПб., 2012. – 534 с.
13. Селютина Л.Г. Системный подход к решению задач в сфере проектирования и управления строительством // Kant. – 2015. – № 2 (15). – С. 71–72.
14. Селютина Л.Г., Голубев А.Н., Фомина Н.Ю. Актуальные аспекты проблемы совершенствования системы управления строительными предприятиями // Актуальные проблемы современной науки. – 2017. – № 1 (92). – С. 23–24.
15. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий (взамен СНиП II-3-79). – М., 2004.
16. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. – М., 2015.
17. СНиП 12-01-04. Организация строительства. – М., 2004.
18. Твисс Б. Управление научно-техническими нововведениями. – М.: Экономика, 2007.

Эффективность инновационных технологий в строительстве можно оценить по их востребованности среди застройщиков: в условиях жесткой конкуренции выигрывают компании, способные возвести объект быстрее, дешевле и качественнее [18]. При этом оценка экономической целесообразности технологии может рассчитываться как затратным методом по факту выполненных работ, так и прибыльным методом – по факту будущей экономии на обслуживании или же экономии на коммунальных платежах (касается энергоэффективных технологий) [3, 7].

В сравнении с европейским, российский рынок строительных услуг отличается большей инерционностью – если в Европе и США основным двигателем строительного прогресса являются сами застройщики, инициирующие разработки инновационных материалов и методик [6, 13], то в России новую продукцию и технологии продвигают преимущественно сами производители. Отчасти это связано с недоверием ко всему, что произведено в обход российских ГОСТов – не всегда можно быть до конца уверенным в том, что европейская продукция окажется пригодна для использования в более суровых климатических условиях России [1]. Второй причиной для отказа от перспективных инноваций является консерватизм специалистов: проектные организации и строительные компании неохотно отказываются от привычных технологий, даже если новые методики значительно проще в реализации [5, 14].

Примерно так и произошло с SIP-панелями. За рубежом они широко используются для строительства спортивно-развлекательных центров, муниципальных и коммерческих объектов, жилой недвижимости. В России сэндвич-панели применяются преимущественно для возведения промышленных объектов и складских комплексов [12].

В отличие от классических SIP-панелей со стальной облицовкой, российские строительные компании довольно благосклонно восприняли бетонные сэндвич-панели. Многослойная (обычно – трехслойная) бетонная панель гарантирует высокое тепловое сопротивление ограждающих конструкций и показывает отличные показатели звукоизоляции. Тепловое сопротивление таких конструктивных элементов полностью соответствует российским нормам строительного законодательства [17].

Трехслойные стеновые панели выпускаются в соответствии с ГОСТ 31310-2015 [2]. Внутренний слой панели изготавливается из тяжелого бетона толщиной 80–200 мм; в роли теплоизоляции выступают минераловатные плиты, экструдированный или вспененный пенополистирол, толщина слоя – от 50 до 200 мм; внешний слой плиты может изготавливаться из обычного тяжелого бетона толщиной 60–80 мм или иметь декоративную (архитектурную) облицовочную поверхность [11]. Для соединения панелей используют: жесткие петли из арматуры, диагональные стальные фермы, анкерные элементы и пр.

Результаты исследования и их обсуждение

Рассмотрим экономическую целесообразность применения трехслойных стеновых панелей на примере строительства жилого комплекса «Ойкумена» в г. Электросталь.

Продолжительность отопительного периода (zht) и среднюю температуру наружного воздуха (tht) за отопительный период определим согласно СП 131.13330.2012 [16]. Для г. Электросталь zht = 216 сут., для жилых домов, поликлиник и лечебных учреждений, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, дошкольных учреждений tht равна –3,1 °С. Градусо-сутки отопительного периода (Dd), рассчитаем согласно СНиП 23-02-2003 [15]: (20 °C – (–3,1 °C)) *216 сут. = 4990 °С.сут.

В соответствии с полученными данными сопротивление теплопередаче (Rrec) ограждающих конструкций должно составлять не менее 3,15 м2· °С/Вт для стен, для покрытий и перекрытий над проездами – 4,7 и для перекрытий (чердачных и над подвалами) – 4,15.

В данном случае строительство жилого 10-ти этажного дома проводилось по конструктивной схеме: сборный железобетонный каркас и стеновые панели. При этом приведенное сопротивление теплопередаче для использованной железобетонной панели с изоляцией 180 мм (каменная вата, теплопроводность которой λ = 0,036 Вт/мK) с учетом соединительных связей слоев стеновой панели составляет 4,6 м2· °С/Вт [4], что полностью соответствует заявленным запросам. Вес подобной конструкции составляет чуть менее 450 кг/м2. Для сравнения, монтаж стен из других материалов с аналогичным термическим сопротивлением D′ (по DIN 4108) обошелся бы дороже (рис. 1).

В результате правильного выбора стеновых панелей застройщик сэкономил не менее 500 руб. на каждом квадратном метре. Общая экономия составила свыше 22 млн руб.

bochek1.wmf

Рис. 1. Стоимость 1 м2 ограждающих конструкций в зависимости от применения различных типов строительных материалов

bochek2.wmf

Рис. 2. Влияние нанопластификаторов на эксплуатационные характеристики бетона

Повысить эксплуатационные свойства строительных материалов можно с помощью нанотехнологий [8]. Инновационные пластифицирующие добавки позволяют кардинально изменить физические характеристики бетона: сделать его более прочным, долговечным или задать дополнительные свойства. В роли катализатора в данном случае выступают наноинициаторы, которые вносят в смесь вместо пластификаторов для моделирования необходимой наноструктуры.

Наноинициаторы представляют собой микроскопические трубки диаметром всего в несколько микрон. При застывании углеродные полимеры образуют прочнейшую кристаллическую решетку, выступая в роли армирующего каркаса. Благодаря использованию нанотрубок всего в несколько атомарных слоев в готовой конструкции можно полностью отказаться от использования привычного армирующего каркаса.

В зависимости от типа нанопластификаторов строители могут получить:

  • легкий нанопенобетон, который за несколько месяцев покорил рынок частного домостроительства;
  • наноструктурированнный бетон средней плотности, внедряемый в сфере коммерческого, многоэтажного жилого и промышленного строительства;
  • наноструктурированный бетон повышенной прочности, используемый для производства несущих конструкций жилых зданий и промышленных объектов повышенной опасности.

Внедрение нанотехнологий в процесс производства бетона позволяет улучшить сразу несколько заданных характеристик (рис. 2). Как видно из рис. 2, использование наноинициаторов позволяет увеличить прочность готовых конструкций на 150 %, а морозоустойчивость – на 50 %. При этом вес готовых бетонных изделий и объем укладки снижаются примерно на 30 %. Любые показатели можно варьировать в зависимости от цели проекта, при этом пластифицирующий эффект можно менять в диапазоне 30–100 %, равно как и прочность – с повышением последней возрастает плотность и вес изделия.

Несмотря на заметный рост физико-механических свойств нового нанобетона, его цена лишь незначительно выше, чем у обычного бетона, и все текущие затраты гарантированно окупаются в будущем. Если смоделировать применение нанобетона на рассмотренном ранее объекте в г. Электросталь, то затраты на 1 м2 ограждающих конструкций составили бы в пределах 5,3–5,5 тыс. руб. Указать более точные цифры не представляется возможным, в силу того, что разработки технологии на сегодняшний день не завершены.

Заключение

В настоящее время в российском ООО «НТЦ прикладных нанотехнологий» ведутся разработки, связанные с целенаправленным изменением надмолекулярной структуры цементных бетонов [8]. Ученые пока могут утверждать лишь то, что стоимость российской продукции будет выгоднее, чем западные аналоги. В это можно верить, учитывая, что первые серии легких пенобетонов отличаются сравнительно небольшой стоимостью и заявленными теплоизоляционными свойствами.

Выгодно ли будет использование нанобетона для российских строителей? Наверняка – да: в отличие от классических бетонных плит нанобетон [9] показывает значительно более высокий уровень прочности и долговечности, ему можно придать дополнительные теплоизоляционные свойства, он отлично подходит для реализации объектов любой степени сложности. Уже сейчас можно с уверенностью сказать, что будущее многоэтажного жилого строительства останется за нанотехнологиями.


Библиографическая ссылка

Бочек В.П. ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ВЫГОДА ОТ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 8-1. – С. 143-146;
URL: https://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=11777 (дата обращения: 24.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074