Розглядаємо нові будівельні матеріали та сучасні технології, які полегшують роботу будівельників, зменшують вартість проєктів, покращують енергоефективність та екологічність будівель.
Більшість описаних інновацій в будівництві вже доступні на ринку, а частина знаходиться на етапі розробки або тестування.
Сьогодні безпілотні апарати активно впроваджуються у багатьох напрямках будівельної діяльності. На будмайданчиках вже застосовуються квадрокоптери, які переносять матеріали масою понад 200 кг у важкодоступні місця, будівельна техніка, що керується дистанційно або за допомогою штучного інтелекту.
У 2024 році HD Hyundai представила кілька концептів безпілотної будівельної техніки, які керуються за допомогою штучного інтелекту: 4,5-метровий екскаватор Concept-X та бульдозер Concept-X2.
Австрійська компанія Printstones створила будівельного робота Baubot, який може фрезерувати та свердлити стіни, забивати цвяхи, класти цеглу, шліфувати та фарбувати поверхні, а також перевозити вантажі масою до 500 кг.
Будівельний робот Baubot
Літальні апарати для аналізу земельних ділянок та контролю виконаних робіт у поєднанні зі спеціальним програмним забезпеченням дають змогу значно зекономити час та бюджет на проведення аерофотозйомки, створення топографічних планів та звітів про об’єм виконаних робіт.
У 2022 році компанія HP презентувала рішення SitePrint для автоматизованого високоточного макетування приміщень. В парі з тахеометром робот-принтер здатен наносити цифрові макети з CAD-програм на фундамент або підлогу.
Існують різні типи роботів-в’язальників арматури – від невеликих автономних платформ, наприклад HKCRC, до великих рейкових механізмів TyBOT, які здатні виконувати більше 1200 в’язок на годину. Роботи можуть самостійно визначати положення, позиціонувати та в’язати арматуру з високою швидкістю.
У 2023 році австралійська компанія FBR Limited представила першу в світі мобільну роботизовану платформу Hadrian X для кладки блоків. Робот здатен зводити конструкції зі штучних матеріалів на основі 3D-моделей. Пристрій розроблений для спільної роботи з мулярами і здатен підвищити їх продуктивність до 5 разів. Hadrian X може укладати до 500 блоків на годину максимальною вагою до 45 кг, піднімаючи їх на висоту до 10 м.
Ще одним прикладом рішення автоматизованої кладки є робот на базі руки KUKA, створений у лабораторії кафедри технологій будівництва Чеського технічного університету. На відміну від Hadrian X, цей пристрій є прототипом, проте здатен самостійно укладати розчин для кладки.
Будівельні 3D-принтери використовують технологію пошарового нанесення бетонного розчину або металу для створення будівель, мостів та інших конструкції. У світі вже налічуються тисячі принтерів різного типу:
3D-принтер маніпулятор
У 2014 році компанія MX3D розробила технологію 3D-друку зі сталі, яка дає змогу створювати конструкції вагою до 10 т, при цьому суттєво зменшує витрату металу. Прикладом застосування нової будівельної технології стало створення 12-метрового пішохідного мосту, надрукованого з нержавіючої сталі, який у 2021 році був встановлений на каналі в Амстердамі.
У 2014 році вчені Університету штату Мічиган розробили перші у світі повністю прозорі сонячні панелі. Сьогодні більше десяти компаній в різних країнах працюють над вдосконаленням технологій прозорих панелей та їх масовим впровадженням.
Прозора сонячна панель розробки Університету штату Мічиган
Існує кілька різних принципів роботи прозорих сонячних панелей. Один полягає у тому, що скляні модулі поглинають хвилі ультрафіолетового та інфрачервоного діапазону, пропускаючи видиме світло. Інше рішення основане на технології мікрочастинок для внутрішнього розсіювання вхідного світла до країв скляної панелі, де воно збирається фотоелектричними модулями. Ще одна технологія полягає у нанесенні на прозорі поверхні гнучкої плівки, здатної генерувати електроенергію.
Окремим рішенням є напівпрозорі сонячні панелі, які покращують баланс між здатністю пропускати світло та ККД генерації енергії. Вчені з Корейського інституту енергетичних досліджень розробили напівпрозору перовськітну сонячну панель з рекордним ККД 22%.
У 2016 році Tesla розробила покрівельну черепицю з інтегрованими сонячними модулями. Таке рішення є більш досконалим, ніж звичайні сонячні панелі на даху, оскільки об’єднує в собі кілька функцій: естетику, захист від атмосферних опадів та енергоефективність. Сьогодні доступні рішення багатьох виробників, такі як сонячна черепиця різної форми та фальцеві профілі, що здатні генерувати електроенергію навіть у похмуру погоду.
Існує три види фарб, здатних генерувати електричну енергію:
Новинкою у будівельних матеріалах є бетон, розроблений в Делфтському технологічному університеті, містить спори бактерій Bacillus та кальцієвий лактат, які активуються при контакті з водою або повітрям. Коли в матеріалі з’являються тріщини і туди потрапляє вода, бактерії активуються та починають виробляти вапняк, який заповнює мікротріщини, відновлюючи структуру бетону.
Процес самовідновлення бетону
Найлегший у світі твердий матеріал – аерогель, який на 99,98% складається з повітря, має наднизьку теплопровідність в межах 0,013–0,020 Вт/(м·К) та здатен витримувати навантаження у 2 000 разів більше за власну вагу. У будівництві аерогель може успішно використовуватися для утеплення стін, дахів, вікон та ін.
Новим рішенням для приміщень, які потребують приватності, є плівка, що клеїться на скло і надає можливість змінювати його прозорість. Рідкокристалічно-полімерний матеріал поміж двох прозорих провідних плівок може регулювати світлопропускну здатність завдяки зміні розташування молекул. У звичайному стані плівка робить скло непрозорим, а при подачі струму скляні перегородки або вікна стають повністю прозорими.
Компанія Hilti пропонує спеціальний пристрій для активного розподілу ваги важких інструментів під час тривалої роботи, який значно полегшує працю. Балансир дає змогу суттєво збільшити продуктивність та безпеку роботи оператора завдяки перенесенню напруги з плечей та рук на зону попереку.
Зведення та експлуатація будівель спричинює близько 40% викидів СО2 у світі, тому стале будівництво стає все більш актуальним для компаній, які піклуються про екологію та майбутнє планети.
Застосування інноваційних будівельних матеріалів, які виготовляються без використання викопного палива, та після експлуатації можуть бути повністю переробленими, є одним з пріоритетних напрямків розвитку провідних забудовників.
Яскравим прикладом зменшення викидів СО2 є використання сендвіч-панелей, вентильованих фасадів та покрівельних матеріалів Ruukki, виготовлених з «зеленої» сталі SSAB, при виробництві якої замість викопного палива застосовують водень, електроенергію та біогаз. Залишковим продуктом такого виробничого процесу є не вуглекислий газ, а вода.
