Материалы, используемые в сборных домах

Сборные дома (сборные дома) - это специализированные дома, в которых компоненты строятся за пределами площадки из стандартных секций, которые собираются и отделываются на месте. В качестве альтернативы традиционным методам строительства, это более быстрый метод строительства с меньшим количеством отходов и меньшим негативным воздействием на окружающую среду. Сборные дома можно называть по-разному, включая сборные дома, модульные дома и модульные дома.

Строительная промышленность Гонконга, например, производит до 40% отходов от общего количества отходов, поступающих на свалки, а строительство сборных домов в качестве альтернативы, по прогнозам, сократит эти отходы почти на 85%. Это также более быстрый способ строительства, о чем свидетельствует китайская строительная компания, которая в 2015 году возвела 57-этажное здание за 19 дней с использованием этого метода [1].

Из-за характера требований к сборным домам используемые материалы должны соответствовать определенным критериям, таким как долговечность и легкий вес. Тем не менее, не каждый отдельный элемент здания необходимо рассматривать для изготовления на заводе. Только определенные компоненты, которые составляют основную часть конструкции здания и внутренней отделки, могут быть изготовлены заранее, например стены, полы, крыши, шкафы и стеллажи.

В этой статье вы узнаете о:

• Что такое сборные дома
• Материалы, используемые в сборных домах
• Будущие тенденции сборных домов

Что такое сборные дома?

Сборные дома - это дома, компоненты которых были построены за пределами площадки перед сборкой / установкой на их конечном месте. Изготовление этих компонентов осуществляется в контролируемой среде; чаще всего фабрика. Основные принципы построения сборных домов [2]:

1. Индустриализация и массовое производство

Сборные дома могут производиться серийно, поскольку компоненты могут быть построены относительно быстрее, чем строительство на месте. Это означало бы смещение фокуса и инфраструктуры строительства от производства сырья, такого как цемент, песок и двутавровые балки, к производству модульных компонентов, таких как сборные панели и фанера.

2. Скорость и доступность

Сборные дома дешевле обычных домов из-за экономии времени и усилий по сравнению с традиционным строительством. Затрачиваемое время чаще всего уходит на изготовление компонентов, а не на их сборку.

3. Персонализация и устойчивость

Конструкция сборных домов требует, чтобы компоненты подходили друг к другу таким образом, чтобы обеспечить разумную степень настраиваемости. Кроме того, процессы, используемые при строительстве и сборке, должны оказывать как можно меньшее воздействие на окружающую среду.

Вкратце, преимущества сборных домов включают:

• относительно более низкие общие затраты
• более простой контроль качества
• более быстрое и безопасное строительство
• меньшие потери и возмещение стоимости за счет демонтажа, а не сноса

К недостаткам относится их пониженная прочность и устойчивость, что вызывает серьезные опасения в случае стихийных бедствий и даже при транспортировке сборных сегментов от места изготовления к месту монтажа [3].

Материалы, используемые в сборных домах

В сборных домах используются несколько материалов, таких как бетон, древесина и металлы [4]. Здесь мы рассмотрим некоторые из этих материалов и эффективность их использования.

Бетон

Использование бетона в качестве строительного материала уже хорошо задокументировано. Тем не менее, его использование для сборных домов приобретает иной характер, так как учитываются другие соображения. С помощью пресс-форм можно получить прочные конструкции с очень сложными профилями. Сборные железобетонные панели также могут использоваться в более крупных многоэтажных конструкциях, которые могут представлять собой строительные блоки. Сами материалы могут быть составлены с учетом определенных требований, таких как легкость (существуют бетонные составы, которые могут плавать на воде) и устойчивость к колебаниям температуры. В бетон можно добавлять такие добавки, как оксид графена, чтобы сделать его более экологичным материалом.

Дерево

Дерево – еще один широко используемый материал в сборных домах. Он может использоваться как есть, в виде «тяжелого бруса», который относится к колонным и балочным конструкциям, или в виде «массового бруса», что относится к его использованию в качестве панельных систем (сочетание дерева и других материалов). материалы). Огнестойкость древесины часто является предметом беспокойства, но деревянные системы могут быть спроектированы так, чтобы иметь хорошую огнестойкость из-за абляционного обугливания, образующегося при воздействии огня. Бамбук — распространенный строительный материал, который также можно адаптировать для использования в сборных домах. Древесина также может быть переработана в композиты, которые имеют хорошие свойства материала, даже сравнимые со сталью. Примеры таких древесных материалов включают кросс-клееную древесину (CLT), клееную клееную древесину (GLULAM) и клееную фанеру (LVL). Все они, по сути, представляют собой несколько секций деревянных листов, склеенных вместе таким образом, что нет непрерывных линий волокон, которые могли бы вызвать возникновение или распространение дефектов/трещин.

Сталь

Сталь — распространенный строительный материал, используемый в качестве опорных рам (двутавровые балки и колонны), полов и стен модульных зданий. Его можно использовать в сочетании с материалами или в качестве основной массы строительных материалов, например, при адаптации транспортных контейнеров. Исследования показывают, что стальные жилищные конструкции могут возводиться высотой до десяти этажей и даже выше.

Преимуществами стали являются ее относительно низкое отношение веса к прочности, простота транспортировки и возможность вторичной переработки. Напротив, его недостатки включают плохую изоляцию, низкие акустические характеристики и тот факт, что использование стали для этой цели потенциально лишает ее возможности переработки.

Стекло

Стекло — это материал с широкими возможностями настройки для нескольких строительных функций. В строительстве используется несколько видов стекла, в том числе закаленное стекло, многослойное стекло, термоупрочненное стекло и проволочное стекло. Стекло может обладать такими полезными свойствами, как высокая прочность, изоляция, химическая стойкость и огнестойкость. Стекло также обладает уникальными эстетическими качествами и полностью пригодно для вторичной переработки, что характерно для сборных домов.

Вторичное и вторичное сырье

Перерабатываемые материалы включают в себя некоторые традиционные строительные материалы, такие как бетон, гипсокартон и сталь. Они также включают другие материалы, такие как целлюлозная изоляция, потолочная плитка, пластик, керамическая или фарфоровая плитка и изоляция из стекловолокна. Все эти материалы можно использовать для строительства сборных домов.

Проблема использования этих материалов заключается в том, что некоторые из них не имеют постоянного запаса и на них нельзя полагаться при постоянном использовании. Некоторые из этих материалов также могут быть токсичными или вредными для жителей в долгосрочной перспективе, поэтому их необходимо тщательно изучить, если они подходят для этой цели.

Вклад сборных домов в устойчивое развитие

Модульная сборка доказала свою эффективность как процесс, обеспечивающий множество устойчивых преимуществ по сравнению с традиционными подходами. Помимо очевидных аспектов, таких как сокращение отходов и снижение энергопотребления на объекте, многочисленные факторы играют свою роль в обеспечении устойчивости сборных домов, особенно на этапе строительства. Его устойчивая эффективность была очевидна, когда речь шла о решении проблем со строительными отходами, эстетических вариантах, разрушении участка, потреблении воды и образовании загрязнения.

Чтобы должным образом оценить устойчивость сборных конструкций и строительства в целом, необходимо учитывать все этапы строительства, эксплуатации и технического обслуживания здания на протяжении всего его жизненного цикла.

В исследовании 2019 года, посвященном устойчивым характеристикам сборных модульных зданий, было извлечено 16 показателей по экономическим, социальным и экологическим параметрам для сравнения с характеристиками обычных зданий. Результаты показали, что сборное строительство оказывает значительно меньшее воздействие на окружающую среду, особенно с точки зрения выбросов, потребления энергии и воды. Сборное строительство также продемонстрировало экономические преимущества, так как уменьшило количество стали, бетона и опалубки, используемых в традиционном строительстве, на 60%, 56% и 77% соответственно [5].

Как аддитивное производство может помочь в строительстве сборных домов

Аддитивное производство (аддитивное производство) в основном считалось технологией, ограниченной производством небольших продуктов, которые трудно масштабировать для более крупных конструкций. Новые технологии делают прорыв не только в использовании AM для крупномасштабного проектирования, но и в использовании его для строительства.

Однако основная проблема заключается в разработке материала, который обладает свойствами, подходящими для 3D-печати, и который позволит получить достаточно прочное здание. Материалы на основе цемента, полимеры и металлы — это некоторые из материалов, которые можно модифицировать для аддитивного производства.

Строительство с помощью аддитивного производства может значительно снизить затраты на строительство, поскольку оно производит меньше отходов и менее трудоемко. Некоторые знаковые здания уже построены с использованием технологии AM, в том числе офисное здание в Дубае, мост в Амстердаме, здание отеля в Маниле и многие другие [6].

<рисунок>

Дубай, Объединенные Арабские Эмираты — 15 июня 2018 г.:первое в мире полнофункциональное 3D-печатное здание на зеленом газоне

Будущие тенденции сборных домов

Несмотря на то, что сама идея сборных зданий все еще довольно нова, в отрасли есть новые захватывающие возможности. Что касается используемых материалов, то рассматривается больше материалов, таких как углеродные волокна для изготовления волокнистых структур и специальные пластики, используемые для 3D-печати больших конструкций. С точки зрения исполнения разрабатываются роботизированные технологии, которые могут свести к минимуму участие человека и завершить строительство за пределами площадки с помощью данных из компьютерных программ, таких как информационное моделирование зданий (BIM) [2].