Современные инновационные технологии в жилищном строительстве

Как показывает статистика порядка 30 % всех строительных материалов в России соответствуют стандартам по экологии, которые могут использоваться без причинения вреда для здоровья человека. Большинство специалистов в области строительства считает, что уже в ближайшие годы соответствующие проекты для США, Европы и России, а также экологический девелопмент станет самым прогрессивным направлением развития в строительной отрасли.

Основным конструкционным материалом малоэтажного домостроения является кирпич – 53 % и каменные материалы — 15 %, деревянные конструкции — 22 %, 10 % домов строится из других материалов, в т. ч. с использованием пенополистирола.

Наиболее широко используемые строительные технологии являются, в то же время, и наиболее затратными. В частности, наиболее дорогостоящее кирпичное и каменное домостроение в структуре малоэтажного строительства составляет 68 %. Одним из способов снижения себестоимости строительства является применение древесины и материалов ее переработки.

Также наблюдается немалое использование новых технологий, которые позволяют вести работы в любое время года. К ним относится использование материалов из ячеистого бетона, технологий термоструктурных панелей, модернизированных технологий крупнопанельного домостроения с применением элементов несъемной опалубки из пенополистирола. Необходимо отметить, что затраты на производство, транспортировку, монтаж несущих и ограждающих конструкций и их последующую эксплуатацию более низкие по сравнению с технологиями строительства с использованием традиционных материалов.

В Советском Союзе приоритетным и перспективным считалось быстровозводимое многоэтажное крупнопанельное жилье, что привело к сокращению использования дерева как строительного материала, в том числе во многом из-за существовавших правил пожарной безопасности. Древесине свойственны технологические сложности использования как строительного материала, которые связаны со сложностями сушки и обработки деревянных конструкций, а также усадки построенного дома. В итоге в России в значительной степени были утрачены технологии работы с деревом и направления индивидуального деревянного домостроения. Древесина является традиционным строительным материалом — абсолютно экологичным, долговечным, пожароустойчивым, легко утилизируемым и возобновляемым. То, что дерево — полностью возобновляемый ресурс, является в современных условиях все более значимым фактором.

С эксплуатационной точки зрения важно, что в деревянном доме обеспечивается оптимальный микроклимат благодаря способности древесины абсорбировать запахи и регулировать влажность внутренних помещений. Корме того, дом из древесины ароматизируется эфирными маслами и обладающими антисептическим действием смолами, находящимися в деревянных конструкциях. Основными организационно-технологическими типами деревянного малоэтажного домостроения являются:

1. Технологии строительства деревянных домов из рубленого бревна. Деревянный рубленный дом из бревен конструктивно составлен из «венцов» бревен, уложенных друг на друга горизонтально. Бревна сруба обтесываются вручную, толщина бревен меняется. Традиционно деревянные дома строили из древесины естественной влажности, что вызывает усадку конструкций при эксплуатации. В естественных природных условиях процесс сушки древесины продолжается до полутора лет, это удлиняло срок возведения деревянного здания, так как сруб должен был «выстояться».
2. Технологии строительства деревянных домов из оцилиндрованного бревна. Технология оцилиндровки брёвен включает в себя съем фрезами верхнего слоя древесины с обычных брёвен, после чего бревна обретают форму идеального цилиндра. Далее обрабатываются торцы бревен и вырезаются чашки под сруб. В результате данной технологии снижается время строительства сруба на площадке и обеспечивается более низкая стоимость монтажа дома по сравнению с домами из бревен традиционной ручной рубки. Необходима обработка оцилиндрованных бревен с целью предотвращения появления трещин, скручивания, избыточной влажности в первые годы эксплуатации конструкций.
3. Технологии строительства деревянных домов из клееного бруса. Для производства клееного бруса используется воспроизводимая древесина хвойных пород, технологический процесс которого включает в себя следующие технологические процессы: бревно с естественным содержанием влаги распиливается на доски небольшого сечения, которые предварительно просушиваются до уровня 10–12 % влажности; на следующем этапе доски простругиваются с четырех сторон до получения заданных параметров; далее доски склеиваются специальным экологически чистым клеем под прессом. Направление древесных волокон в ламелях при склеивании в единый брус задается в противоположные стороны, за счет чего клееный брус показывает более высокие показатели прочности по сравнению с обычным брусом, а, кроме того, при изменении влажности он не изменяет геометрической формы. Ламели, склеенные в единый и неделимый брус, в дальнейшем профилируются на четырехсторонних станках. После придания клееному брусу профиля он торцуется в размер. Последним этапом изготовления является «зарезание» в клееном брусе на специальных чашкорезных станках венцовых чашек и сверление отверстий под нагели. Строительная технология клееного бруса позволяет возводить дома в течение круглого года, при этом возведение конструкций стен на готовом фундаменте составляет от 3-х до 4-х недель. Деревянные дома из клееного бруса значительно легче каменных или кирпичных (вес 600–900 кг/куб. м), поэтому не требуют возведения глубоких и тяжелых фундаментов. Можно выделить следующие основные преимущества конструкций из клееного бруса: сохранение формы в течение срока эксплуатации; большая прочность и меньшая теплопроводность конструкций в сравнении с обычной древесиной; минимальные усадки по высоте; отсутствие трещин; высокое качество лицевых поверхностей, которые не требуют дополнительной отделки; конструкции пазов и гребней по длине клееного стенового бруса плотно фиксируют брус в стене и не пропускают влагу; конструктивно стена из клееного бруса выглядит монолитной.
4. Строительство деревянных домов из профилированного бруса. Организационно-технологическим преимуществом технологий строительства из профилированного бруса является высокая технологичность возведения. Трудоемкость строительства дома из него сравнительно низкая, поскольку все изделия изготовлены с высокой точностью и качеством в условиях заводского производства. Как результат — дома из профилированного бруса возводятся значительно быстрее и имеют высокие потребительские качества.
5. Строительство деревянных домов из каркасно-щитовых панелей. В современном загородном строительстве в России технологии каркасного и каркасно-панельного домостроения считаются одними из наиболее перспективных и интенсивно развивающихся направлений. Технология каркасного домостроения базируется на использовании деревянного каркаса здания, представляя собой жесткую и прочную конструкцию с большим сроком эксплуатации (до 150 лет), которая собирается по сотовому принципу из пиломатериалов. В качестве основных преимуществ каркасного и каркасно-панельного домостроения следует выделить высокие теплоизоляционные свойства панелей и сжатые сроки строительства (стены здания может быть смонтированы за три-четыре дня, а весь дом полностью — за два месяца). Каркасные дома не требуют специальных массивных фундаментов; отделочные работы могут быть начаты сразу после монтажа несущего каркаса, поскольку в данной технологии обработки древесины отсутствуют усадки. Наружные стены каркасных домов конструктивно состоят из нескольких слоев (технология «сэндвич»), в том числе: влагостойкие ориентированно-стружечные плиты OSP, утеплитель между ними и слои гидро-, ветро- и пароизоляции. Ориентированно-стружечные плиты на 9/10-х состоят из древесины, которая производится при санитарной рубке леса, как связующие элементы используются синтетические смолы и парафиновая эмульсия. Применяются также технологии с использованием цементно- стружечных плит и других материалов. Основным организационно-технологическим преимуществом сэндвич-панелей является их высокая технологичность: поставка всех комплектующих, необходимых для монтажа панелей (уголков, крепежа, герметиков) снижает трудоемкость сборки здания и практически сводит к минимуму работу на стройплощадке.
6. Модульное деревянное домостроение. Модульным этот тип домов называется потому, что они строятся в виде секций или модулей. Например, дом площадью 105 кв. метров состоит из двух модулей, а дом площадью 209 кв. метров из 4-х модулей. Основное преимущество этой технологии заключается в том, что высококачественные дома строятся на заводе, а не на стройплощадке. Модули деревянного дома собираются в заводских условиях, что выгодно отличает эту технологию от сборки из комплектующих на стройплощадке.
7. Технология малоэтажного домостроения из поризованных керамических камней. Использование поризованного керамического камня позволяет возводить стены соответствующие толщине в два с половиной кирпича, которые полностью соответствуют современным требованиям по теплозащите. На отопление расходуется до 90 % тепловой энергии, потребляемой строителями и эксплуатационниками в течение жизненного цикла здания. С учетом этого новые нормативы по теплозащите зданий предусматривают сокращение теплопотерь в 1,5–3,5 раза и увеличение показателей сопротивления теплопередаче конструкций стен. Соблюсти эти требования, используя традиционный кирпич, можно лишь при возведении стены толщиной более 1 м, поэтому предприятия конструктивно усложняют решения путем использования различных утеплителей. Керамический поризованный камень производится введением в шихту опилок, которые выгорают при обжиге и оставляют в камне поры. Достоинством поризованного камня является его низкий коэффициент теплопроводности, равный 0,29 Вт/м°С (у обыкновенного кирпича расчетный коэффициент — 0,39–0,42 Вт/м°С). Это позволяет проектировать и возводить стены толщиной 64 см, внутренняя часть которых состоит из поризованного камня, а наружный слой — из облицовочного кирпича. Использование конструкций из поризованного керамического камня совершенствует технологические процессы: снижается расход раствора, сокращается время возведения стен, сокращаются трудозатраты. Как следствие — удешевляется строительство в целом.
8. Технологии инновационного скоростного домостроения «Теплоскор». Даная технология включает в себя методику создания дома нового поколения, технологию скоростного домостроения, инновационный строительный материал — теплоэффективный блок и технологическую линию по автоматизированному производству теплоэффективных стеновых блоков. Технология «Теплостен» позволяет возвести надземные конструкции здания до трех этажей менее чем за два месяца при относительно низкой себестоимости, при высоких эксплуатационных качествах здания, таких как огнестойкость, долговечность, архитектурная выразительность и низкая теплопроводность. В основе данной технологии инновационного скоростного домостроения лежит новый строительный материал — трехслойные теплоэффективные стеновые блоки «Теплостен».
9. Технология несъемной пенополистирольной опалубки. В качестве опалубки для монолитных стен используются несъемные блоки из пенополистирольного утеплителя. С помощью пенополистирола обеспечивается теплоэффективность здания и экономия времени возведения: при использовании обычной опалубки значительное время затрачивается на ее установку, демонтаж, чистку и т. д. При несъемной опалубке эти работы не требуются, поэтому на монтаж здания по технологии несъемной опалубки обычно затрачивается 2,5–3 месяца. Конструкция опалубки представляет собой две пластины из строительного пенополистирола, скрепленные перемычками. Она изготавливается в заводских условиях в виде блоков очень небольшого веса, что обеспечивает высокую технологичность строительных работ. Внутренние полости блоков опалубки в процессе монтажа армируются и бетонируются. Верхняя и нижняя плоскости блоков опалубки имеют замки специальной формы, что дает возможность отказаться от применения временных подпорных элементов, выдерживать геометрию и размеры стен, обеспечивать герметичность соединений и блокировать вытекание бетона. Основными преимуществами технологии несъемной пенополистирольной опалубки являются: быстрота монтажа зданий (в среднем 2,5–3 месяца), невысокая стоимость фундаментов за счет небольшого веса конструкций здания и невысокая стоимость стен (до полутора раз ниже стоимости стены из кирпича), высокие прочностные и тепловые качества здания, высокая технологичность строительства в целом.
10. Технология несъемной железобетонной опалубки. Последовательность выполнения работ по данной технологии следующая. После разметки осей и разработки грунта на стройплощадке устанавливают опалубку, арматуру и гидроизоляцию, производят разводку под отопление и теплые полы. Затем происходит бетонирование плиты. Современная несъемная опалубка EUROBAU — это прогрессивная технология строительства домов, созданная в Германии. Данная технология позволяет существенно сократить сроки строительства, так как дома из несъемной опалубки требуют меньше трудоемких процессов. Уникальность несъемной опалубки в том, что она превосходно зарекомендовала себя при возведении объектов различного назначения. Работы можно вести в любое время года, и они не будут зависеть от погоды. К тому же система EUROBAU обеспечивает стопроцентную гидроизоляцию. Несъемная опалубка позволяет построить цокольный этаж дома всего за несколько дней, существенно сократить трудозатраты за счет выполнения большинства операций в заводских условиях, не требует сложного технического обеспечения строительства. Сборно-монолитная технология сразу предполагает возведение идеально ровных стен, готовых под отделку. Такие строения выдерживают высокие нагрузки и устойчивы к различным физическим воздействиям. Так как цикл строительства осуществляется круглый год, то несъемная опалубка сокращает сроки возведения зданий в 3 раза.

В результате проведенного анализа современной структуры инновационных технологий в малоэтажном жилищном строительстве, можно выделить следующую классификацию групп проектов по технологии и себестоимости: каменные дома, каркасные дома, деревянные дома.

Наиболее индустриальным домостроением при реализации ИПЭУС являются следующие инновационные технологии: дома из рубленного дерева; дома из цилиндрованного бруса; дома из каркасно-щитовых панелей; модульное деревянное домостроение; домостроение из поризованных керамических камней; скоростное домостроение «Теплоскор»; технология несъемной пенополистирольной опалубки; технология несъемной железобетонной опалубки.

Как показали проведенные в России исследования, наиболее эффективными инновационно-технологическими решениями в девелопменте объектов малоэтажной жилищной эконедвижимости является использование сборно- каркасных технологий с применением сэндвич-панелей, которые имеют оптимальное сочетание трех показателей: конструкционную, паро- теплозащитную и декоративную. Применение технологий возведения зданий и сооружений из сэндвич-панелей существенно снижает общие затраты на капитальное строительство и эксплуатацию объектов недвижимости в целом.

1. Баронин С. А., Грабовый П. Г. (2011). Главные тенденции и современные особенности развития малоэтажного жилищного строительства в России. Известия Юго-Западного государственного университета, 5–2, 48a-58.
2. Вирцев М. Ю. (2014). Девелопмент территорий на основе развития малоэтажного жилья. Российское предпринимательство, 18, 100–108.
3. Гареев И. Ф., Рожков В. Л., Зарипова Н. М. (2014). Концепция застройки социальных поселков для взрослого населения. Российское предпринимательство, 23, 187–197.
4. Гимадиева Л. Ш. (2014). «Зеленые стандарты» на практике (на примере Республики Татарстан). Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 101, 2337–2348.
5. Загидуллина Г. М., Клещева О. А. (2011). Развитие инновационной инфраструктуры инвестиционно-строительного комплекса. Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета, 2, 271–277.
6. Мухаррамова Э. Р., Липатов Д. В. (2013). Формирование преимущественных направлений социально-экономического развития региона с использованием кластерного подхода. Российское предпринимательство, 22, 114–120.
7. Орлов В. Я., Гареев И. Ф. (2014). Опыт реализации социально значимого проекта некоммерческой жилищной организацией. Российское предпринимательство, 16, 110–121.
8. Орлов В. Я., Гареев И. Ф. (2011). Формирование социальных стандартов государственных услуг на рынке жилья. Российское предпринимательство, 10–1, 175–180.
9. Погодина Т. В., Задорова Т. В., Твердохлеб А. Ю. (2014). Оценка уровня и динамики инвестиций в основной капитал в Российской Федерации. Вектор науки Тольяттинского государственного университета. Серия: Экономика и управление, 1, 63–65.
10. Сайфуллина Ф. М., Бадрутдинова А. Р. (2015). Современные инновационные технологии в малоэтажном жилищном строительстве. Российское предпринимательство, 16(19), 3167–3174.
11. Сиразетдинов Р. М., Мавлютова А. Р., Низамова И. Р. (2013). Внедрение инновационных ресурсосберегающих технологий в строительном комплексе. Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета, 4, 316–325.
12. Хуснуллин М. Ш., Сиразетдинов Р. М., Зайнуллина Д. Р. (2010). Инновационное развитие региона на основе активизации рынка загородной недвижимости. Региональная экономика: теория и практика, 8, 32–40.