Введение
Инновационные технологии и материалы, внедряемые в строительный процесс служат фундаментом для активного роста экономики страны. В процессе инновационной деятельности происходит взаимодействие различных отраслей экономики, что благоприятно влияет на динамику роста рабочих мест для населения страны в целом. Инновации затрагивают не только отрасль управления, но и ресурсную отрасль, то есть потребление и поставки продукции, обеспечение техническими средствами и прочее. Главным условием эффективности служит прогнозирование каждого мероприятия на этапе планирования. Изучение особенностей оказывающих влияние на развитие инновационного потенциала в строительной отрасли снижает вероятность возникновения экономических рисков.
В современном мире важную роль играет анализ состояния строительной отрасли и процесс прогнозирования инновационного развития данного сектора. В настоящее время конкурентоспособность предприятий стройиндустрии на рынке достигается путем внедрения инноваций, по сравнению с предыдущими годами, где инновации были второстепенным показателем на ряду с инвестиционным процессом.
Цель исследования – анализ основных показателей эффективного развития строительной отрасли, основанных на прогнозировании каждого мероприятия на этапе планирования, что позволит в значительной степени снизить вероятность возникновения экономических рисков. Разработка схемы наиболее применяемых инноваций в строительной отрасли, основанная на взаимосвязи всех процессов диффузии инноваций и позволяющая ускорить этапы внедрения инновационных технологий и материалов в производственный процесс. Анализ инновационных разработок позволяющий сократить использование сырья на производство материалов и тем самым повысить инвестиционную привлекательность выпускаемой продукции до 60% за счет переработки использованного строительного мусора и отходов. Рассмотрение материалов используемых в модульном строительстве, плюсы и минусы применяемых материалов в представленной инновации.
Материалы и методы исследования
Разработка инноваций и введение их в строительную отрасль является одним из быстро развивающихся направлений научно-технической деятельности. Создание инновационных технологий применяемых в строительстве (строительство экспериментальных зданий и сооружений по современным архитектурно-планировочным решениям, разработка новых усовершенствованных машин, задействованных на производстве, современных конструкций и материалов, применяемых в строительстве, внедрение автономных систем и прочее). Внедрение новых видов оборудования, техники и использование новых строительных материалов, позволяет сократить сроки строительства, за счет высокой производительности труда.
Инновационная деятельность направлена на оптимизацию строительного производства, что требует динамического всестороннего взаимодействия всех процессов (организационных, технологических, финансовых, научных и т.д.). Наиболее применяемые инновации в строительной отрасли, представляют взаимосвязь всех процессов диффузии инноваций, что позволяет ускорить все этапы внедрения инновационных технологий и материалов в производственный процесс, представлены на рисунке 1.
Инновации внедряемые в строительный процесс способны не толь значительно упростить и ускорить процесс строительства, но и сократить затраты на возведение зданий и сооружений.
Рассмотренные инновационные материалы и технологии 3D-печати включают в себя семь технологий, которые применяются, как в строительстве малоэтажных жилых домов, так и в машиностроении и медицине. Технология 3D-печати является одним из видов контурного строительства, где возведение ограждающих и несущих стен производиться послойно, а процесс проведения инженерных сетей и отделочных работ автоматизировано. Строительные компании, которые активно используют 3D-принтер при строительстве домов, значительно сокращают процесс возведения зданий и сооружений так как, представленная технология позволяет напечатать дом почти 7 м высотой и 10 м шириной в короткие сроки. В самом начале внедрения технологии 3D-печати в строительство, возведение одноэтажного дома занимало сутки, сейчас процесс усовершенствуется и ускоряется. Технология печати достаточно простая: принтер заправляется цементом или строительными отходами и производит целые блоки, укрепленные арматурой и теплоизоляционными материалами. Стены домов из таких блоков пустые внутри и заполняются смесью уже непосредственно в процессе строительства (рис. 2).
Рис. 1. Схема развития инноваций в строительной отрасли
Рис. 2. Заполнение стен строительной смесью при контурном строительстве
Используя технологию 3D-печати в строительстве можно сэкономить до 60% материалов, а также сократить сроки строительства на 75%, за счет использования в производстве переработанных строительных материалов (отходов), которые проходят специальную очистку по уменьшению доли выбросов углекислого газа в атмосферу для обеспечения безопасности жизни и здоровья людей. В данном методе есть и недостатки: использование технологии при строительстве многоэтажных домов не предусматривает армирование стен, возведение перегородок и кровли; невозможно использовать при строительстве в холмистой местности из-за больших габаритов 3D-принтеров. Несмотря на недостатки представленной технологии она все же является эффективной в строительстве малоэтажных зданий и сооружений.
Для решения проблемы связанной с большими габаритами 3D-принтеров был создан принтер, материалом для печати которого служит легкий пластик.
Рис. 3. Модульные дома
С помощью такого устройства можно создавать части дома, которые называются модулями и собираются непосредственно на месте строительства. Модули, которые печатают на таком принтере, так же как и в контурном строительстве пустые и сделаны в форме английской буквы S, что позволяет прокладывать в них инженерные сети и заполнять теплоизоляционными материалами. Строительство зданий и сооружений с помощью таких модулей сокращается до 17 часов и не требует дополнительного оборудования и иструментов, так как модули, изготовленные по представленной технологии, легко поддаются монтажу и демонтажу.
Большим минусом модульного строительства является использование пластика ABS, при нагревании которого образуются пары акрилонитрила, что пагубно влияет на здоровье человека. Более безопасным является пластик PLA, хоть и не обладает такой износостойкостью и разлагается через пару лет. Технология модульного строительства распространяется за счет своей экономичности, что немаловажно в условиях кризиса (рис. 3).
К инновациям применяемым в строительной отрасли также можно отнести и технологии способные не только увеличить скорость возведения зданий и сооружений, но и повысить их прочность, не навредив окружающей среде. К таким инновациям можно отнести строительные блоки, по конструкции напоминающие детали LEGO (рис. 4), которые изготавливаются из высокопрочного бетона.
Рис. 4. Строительные LEGO блоки
Форма LEGO деталей позволяет полностью отказаться от цементно-песчаного раствора, так как соединение их между собой происходит с помощью пазов, которые скрепляются липкой супер-стойкой лентой. Пространство, которое остается между соединениями служит теплоизоляцией и звукоизоляцией, а также используется для проведения инженерных сетей. При строительстве зданий из таких блоков, внешняя отделка стен не требуется.
Разработанная голландскими ученными технология производства керамического кирпича на 3D-принтере, позволяет соединять детали через пазы, что значительно ускоряет процесс строительства. Кирпичи, произведенные по такой технологии, могут иметь любую форму и применяться в различных архитектурных решениях. Значительным плюсом керамических кирпичей является устойчивость их к деформации за счет обжига (рис. 5).
Рис. 5. Инновационный керамический кирпич
Технология производства экономически эффективна, за счет использования недорогих материалов, но требует доработки в процессе эксплуатации.
Среди инновационных разработок привлекло внимание и изобретение голландских ученых, предложивших особый вид бактерий для производства биобетона, который будет обладать восстановительными свойствами благодаря спорообразующим бактериям. На стадии производства в бетон добавляют микроорганизмы (бактерии), живущие в щелочной среде. Изделия из такого материала не теряют своей прочности при попадании влаги внутрь, потому что выделяется кальцит, который заполняет образующиеся трещины. Рассмотренная инновационная разработка, уникальна тем, что ее можно применять уже и на готовых зданиях и сооружениях, путем обработки раствором, содержащим представленный вид бактерий.
Результаты исследования и их обсуждение
Разработанная схема наиболее применяемых инноваций в строительной отрасли, построенная на взаимосвязи всех процессов диффузии инноваций, что позволяет значительно ускорить внедрение инновационных технологий и материалов в производственный процесс.
Представленные инновационные разработки позволяют использовать при производстве строительных материалов мусор и строительные отходы, которые проходят необходимую очистку, для того чтобы снизить выброс вредных веществ в окружающую среду. Рассмотрена также технология модульного строительства домов, которая сокращает время строительства до 17 часов и не требующая дополнительных затрат и специальных иснтрументов. Проанализированны приминяемые материалы и выявленны минусы и плюсы от приминяемого пластика для производста строительных модулей.
В работе рассмотрены инновации, применяемые в экономическом пространстве строительной отрасли, что позволяет оценить возможность использования инновационных технологий и уровень развития инновационного потенциала в производственном процессе.
Заключение
На сегодняшний день изобретено и реализовано достаточно много инновационных разработок, которые активно применяются в строительстве, но на этом прогресс не останавливается и каждый день ученые со всего мира придумывают все новые и новые материалы, позволяющие увеличить скорость возведения зданий, качество и прочность материалов, что позволит увеличить время эксплуатации зданий. Инновации применяемые в строительной отрасли ориентированы сократить затрат на строительство, а следовательно и на снижение цены готовой продукции, что позволит увеличить спрос населения.