Инновационные технологии, способные изменить строительную отрасль

Опубликовано: Понедельник, 08 февраля 2016 11:50

По прогнозам демографов, к 2050 г. население планеты превысит 9,6 млрд чел., при этом уровень урбанизации составит 75 %. В быстро меняющихся условиях растет значимость ресурсов окружающей среды. Уже сегодня конструкторам удалось разработать инновационные технологии, позволяющие кардинально изменить облик городов.

1. Строительный бамбук

В Юго-Восточной Азии одним из наиболее распространенных строительных материалов является бамбук. Его древесина отличается прочностью, легкостью и устойчивостью. Посаженный бамбуковый лес вырастает за три года, в отличие от северных пород деревьев, которым зачастую требуется 80-100 лет для достижения нужной формы. Архитектурная студия Penda из Пекина собирается использовать бамбук в проекте по строительству до 2023 г. города с населением 200 тыс. чел.

2. Алмазные нанонити

Алмаз - углерод с молекулярной структурой, имеющей форму правильного тетраэдра. Его прочность по шкале Мооса равняется 10. Это самый несокрушимый материал, и его также можно использовать с архитектурной целью, как например, ультратонкие алмазные нанонити, которые в 20 000 раз тоньше человеческого волоса. Эти нити ультратонких алмазов получили физики Пенсильванского университета. Они применяли чередующиеся циклы давления к изолированным молекулам бензона в жидком состоянии. В результате этого рождались кольца атомов углерода, которые были упорядочены в цепи. Помимо тонкости и прочности, алмазные нанонити невероятно легкие. Их можно использовать при строительстве космического лифта.

3. Аэрогелевая изоляция

Аэрогель - сухое сверхлегкое вещество, которое получается методом полного удаления влаги из цепи углеродных нанотрубок при сохранении самой структуры трубок. На 90 % материал состоит из газа. Его впервые синтезировали в 30-е годы ХХ столетия. В основном аэрогель использовался в космической промышленности, в том числе и для теплоизоляции. Американская компания Aspen Aerogels создала продукт под названием одеяла Spaceloft, с которыми довольно просто работать из-за их веса и тонкости. Несмотря на свою легкость, эти одеяла в два-четыре раза превосходят по изоляционным свойствам традиционные изоляции из стекловолокна или пены. Spaceloft также позволяют парам воды проходить через них, и при этом являются огнестойкими.

4. Дорожный принтер

Главное преимущество дорожного принтера RoadPrinter RPS - это его скорость. Он может укладывать до 500 квадратных метров в день, имеет электропривод, эргономичен и бесшумен. Команда из нескольких кирпичеукладчиков загружает линию, толкатель сортирует кирпичи в пазы узора и под действием гравитации происходит укладка. Валик-каток окончательно подгоняет их к месту. Дорожные принтеры могут укладывать кирпичи, булыжник или плитку, которые фильтруют воду, расширяются при замерзании и служат дольше.

5. Бестросовые многонаправленные лифты

Большинство производителей лифтов сталкиваются с проблемой нехватки подъемных кабинок. Немецкий производитель ThyssenKrupp вместо использования кабелей планирует пустить лифты на основе магнитной левитации (маглевы). Тогда они смогут передвигаться как вертикально, так и горизонтально. Это также позволит использовать больше одной кабинки на шахту, что сэкономит время ожидания. Наконец, магнитные лифты будут потреблять меньше энергии, что тоже хорошо для окружения. В 2016 г. ThyssenKrupp испытает новую лифтовую систему в здании в своем исследовательском кампусе.

6. "Краска-батарея"

Эффективное поглощение энергии электромагнитного излучения – краеугольный камень широкого круга практических задач. Прежде всего, поглощение электромагнитной энергии в видимом диапазоне спектра важно для преобразования энергии солнечного излучения в электрическую. Команда исследователей из Университета Альберты создала солнечные элементы в виде спрея с наночастицами цинка и фосфора. Эти солнечные батареи настолько малы и гибки, что ими можно будет рисовать на поверхности. Если каждый домовладелец распишет свою крышу такой солнечной краской, то сможет вырабатывать более чем достаточно энергии для дома, уменьшив таким образом зависимость от ископаемого топлива. Кроме того, солнечная краска дешевле в производстве, чем традиционные солнечные батареи. Солнечные батареи, используемые в этой краске, пока не очень эффективны, но ученые работают над этой проблемой.

7. Вертикальные города

Из истории известно, что проект многоэтажных небоскребов первыми запатентовали голландские переселенцы из Нью-Йорка. В современных условиях растущей урбанизации проблему нехватки пространства могут решить вертикальные города. Эту идею активно разрабатывают в Китае и ОАЭ. Уже есть несколько предложений по вертикальным городам, которые можно построить в Сахаре. Планируется, что "города-высотки" с гигантскими зданиями обеспечат людей жилыми домами, рабочими местами и магазинами. К примеру, итальянская фирма Luca Curci Architects собирается строить 189-этажное здание в ОАЭ. Оно сможет вместить 25 тыс. чел. с магазинами и офисами. Такие мегаздания будут самоподдерживающимися и зелеными. Поскольку они большие, по всей площади стен можно разместить солнечные батареи. Также они будут использовать геотермальную энергию и собирать дождевую воду.

8. Умный бетон

Для многих городов актуальной остается проблема подтопления. Компания Lafarg Tarmac изобрела дорожное покрытие, которое пропускает через себя воду. Этот водопроницаемый материал назвали бетон Topmix Permeable. Он способен пропускать через себя до 4000 литров воды в минуту, практически не оставляя луж. Вместо того чтобы использовать песок для бетона, Topmix включает кусочки гранитного щебня, упакованные вместе. Вода просачивается через эти кусочки гранита, а после поглощается почвой, утекает в канализацию или собирается в водный резерв. Помимо уменьшения шанса затопления, Topmix сможет поддерживать улицы сухими и безопасными. Кроме того, воду можно направить в резервуары и использовать для нужд. Проблема проницаемого бетона в том, что его можно использовать лишь в местах, где не слишком холодно. Холодная погода приведет к расширению бетона, что его уничтожит. Он также будет дороже обычного бетона, но на длинной дистанции города могут сэкономить деньги за счет снижения затоплений.

9. Умные кирпичи

Датский конструктор Lego подарил свой принцип производителям стройматериалов. Американская фирма Kite Bricks выпускает строительные кирпичи с ручками сверху. Они соединяются между собой по принципу конструктора. Умные кирпичи удерживаются на месте при помощи арматуры и бывают самых разных форм. Вместо использования цемента, такие кирпичи скрепляются вместе сильным двусторонним адгезивом. Изнутри здания к кирпичам можно прикрепить съемные сменные панели. Эти панели можно убрать при необходимости. Имеются также кубики для выстраивания полов и потолков. В центре блоки пустые, их можно заполнить при необходимости изоляцией, трубами и электропроводкой. Такие кирпичи могут привести к улучшенному контролю тепла, гибкости в производстве и снижению стоимости производства на 50%. Смотрите фото: Житель Гонконга показал серию фантастических снимков небоскребов Китая.

10. Рой строительных роботов

Все лучшее человек копирует у природы. Разработчики проекта TERMES из Гарварда "подсмотрели" идеи у термитов. Термиты могут строить большие структуры в отсутствие центрального управления. С этой целью они просто несут кусок грязи на место первой строительной площадки. Если она занята, несут к следующему месту. Проект TERMES использует ту же идею роевого строительства, но использует маленьких роботов. Эти простые недорогие дроны строят структуры, следуя первоначальному дизайну и выкладывая блоки в первое же доступное место, пока структура не будет завершена. Рой совсем не требует вмешательства человека после постановки первоначальной задачи. Роевые структуры идеально подходят для строительства в труднодоступных и опасных местах. Например, на атомных станциях, глубоко под водой, землей, высоко в горах и в космосе. Они могут сохранить человеку здоровье и уберечь его от несчастных случаев.

По материалам: UBR