Innovative imperatives for developing modern building materials and technologies for housing

Введение

Теоретические аспекты внедрения инновационных технологий и практический опыт использования современных строительных материалов в жилищном строительстве являются важными для Донецкой Народной Республики в условиях ограниченности сырьевой базы, технологических новшеств, закрытости экономики и необходимости развития и поддержки научных исследований. Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства Донецкой Народной Республики перспективы внедрения инноваций в технологический процесс жилищного строительства рассматриваются с позиции приоритетности отрасли [16, 17].

Для эффективного внедрения инновационных технологий в производство строительных материалов, проведения модернизации жилищного строительства и повышения его ресурсо- и энергоэффективности важна комплексная работа по изучению передового научного опыта, прежде всего Российской Федерации [8].

Значимость инноваций для обеспечения ускоренного развития экономики усиливается в течение последних двадцати лет. Доказано, что о состоянии экономики государства можно судить по объемам выполненного капитального строительства, а промышленность строительных материалов в таком случае по праву считают индикатором инвестиционной активности строительной отрасли. Улучшение инновационности промышленности строительных материалов одновременно свидетельствует о венчурности экономики и формировании условий для функционирования данной отрасли. Единство риска и инновационности, а также паритет между ними позволяет разнообразить поддержку промышленности отдельных категорий строительных материалов с учетом их экономичности, энергоэффективности, изысканности и срока службы.

Строительство как отрасль в процессе развития направлена на введение в действие новых, реконструкцию, расширение, ремонт, техническое переоснащение инфраструктурных объектов производственного, коммерческого, жилищного и социального назначения. Даже в категориях строительства отображается ход направления государством, муниципалитетами и субъектами хозяйствования инвестиций в развитие экономики и социального обеспечения.

Роль жилищного строительства заключается в создании благоприятных условий для развития экономики за счет расширенного воспроизводства и обновления жилищных единиц, в том числе на основе организации и развития межотраслевых связей. Среди них, можно назвать: сферу проектирования и научно-технического обеспечения проектных работ в жилищном строительстве, непосредственной организации строительно-монтажных работ, эксплуатации и обслуживания готовых объектов, оказания жилищно-коммунальных услуг всех видов, управления многоквартирным жилищным фондом, ипотечного кредитования и прочих.

Исследование процесса внедрения инноваций в строительстве актуализировало необходимость определения современных мировых и отечественных достижений в области жилищного строительства, направленных на разработку новых материалов с улучшенными качественными, функциональными, ценовыми и экологическими характеристиками, а также повышение эффективности использования уже существующих материалов.

Одним из факторов экономического роста государства являются инновации, внедряемые на практике для повышения экономического роста и получения положительного социального эффекта, в том числе мультипликационного, затрагивающего государство, бизнес, общество и население. Поэтому, уменьшение себестоимости зданий и улучшение их качественных показателей с помощью современных строительных материалов, которые полностью удовлетворяют современным эксплуатационным требованиям, можно отнести к стратегической цели развития промышленности строительных материалов на инновационной основе [20] через использование новых усовершенствованных технологий.

Целью данной статьи является выявление инновационных аспектов использования современных строительных материалов и технологий в жилищном строительстве и особенностей их влияния на технологические, экономические и социальные направления развития государства. Научная новизна заключается в усовершенствовании факторов инновационности строительных материалов, влияющих на технологии возведения зданий и выделение факторов инновационности качества строительных материалов, влияющих на удовлетворение жилищных потребностей населения.

Различные подходы к изучению инновационных аспектов в развитии производства и применении строительных материалов в жилищном строительстве рассматривались в ряде научных трудов ученых.

Вопросам развития инновационной политики в области жилищного строительства посвящены труды множества российских и зарубежных ученых. По мнению А.С. Владимировой и Р.Г. Абакумова, инновации представляют собой изменения с целью внедрения, применения и использования новых научно-технических (технологических), организационно-экономических или иных решений, новых рынков сбыта и форм организации в промышленности, новых производственных и транспортных средств, а также видов потребительских товаров и др. [7].

Автор М.С. Оборин считает, что внедрение инновационных технологий обеспечивает несколько взаимосвязанных эффектов: уменьшение сроков выполняемых работ, снижение себестоимости, повышение качества продукции. Так, например, смена технологии строительства с панельной на сборно-монолитную позволяет возводить здания из заранее подготовленных на заводе элементов каркаса. Инновационная деятельность в строительстве способствует формированию и применению новых, более совершенных и результативных мощностей производства (строительные машины, механизмы) [15]. В тоже время авторы Р.Г. Абакумов, И.В. Ходыкина под инновацией в строительстве рассматривают не только внедрение новых технологий в строительство, но и в реконструкцию и модернизацию существующих. При этом реконструкция и модернизация совершенствуют архитектурно-планировочные и инженерные решения этих зданий, повышают техническую надёжность, комфортность, экологическую безопасность и экономическую эффективность эксплуатации, минимизируя при этом энергопотребление [1].

Исследователь В.А. Кудрявцева определяет важность и успешность прохождения на рынок и широкого распространения инновационных строительных материалов при наличии в регионах инфраструктуры средств поддержки, представляющей собой совокупность взаимосвязанных и взаимодополняющих систем и соответствующих им организационных элементов, обеспечивающих нормальную деятельность производственных предприятий (например, научные центры и технопарки, банки и страховые компании, логистические и транспортные организации, информационные и консалтинговые фирмы, риэлторские компании, лизинговые фирмы, рекламные и выставочные центры) [13].

Проведенные исследования, позволяют согласиться с мнением Н.М. Зайченко, С.В. Лахтарины, которые определяют инновационный подход в строительстве, как важнейший фактор развития конкурентоспособности отечественных производителей [10]. При этом исследователь Гудошник Е.Э., определяет, что без соответствующего научного сопровождения инновационное развитие любой отрасли, в том числе строительной, не представляется возможным [9].

Авторское исследование совпадает с научным взглядом автора Э.В. Батоевой, которая считает, что эффективными инновациями в сфере жилищного строительства, несомненно, являются комплексные усовершенствованные технологии строительства с применением радикальных инноваций в строительных материалах [4]. Это позволяет значительно снизить затраты на проведение строительных работ, снижает себестоимость применяемых материалов, ускоряет сроки сдачи возводимых зданий и т.д.

В работе Животова Д., Пастух О., Вайтенса А. и Яблонского Л. обоснованы конструктивные и инженерные решения и использование строительных материалов, которые подбираются в соответствии с климатическими характеристиками региона строительства и действующими стандартами при строительстве [33]. Приемлемость инновационных строительных материалов должна основываться на удовлетворении некоторых из этих требований, таких как экологичность, долговечность, надежность, безопасность, снижение стоимости, улучшенное качество, лучшие механические и физические характеристики, гибкость в экстремальных условиях, простота сборки и экологичность отмечена в работах Андраде Дж.Дж., Поссан Э, Сквьявон Дж.З. и Ортолан Т.Л. [29].

Невозможно не согласиться с мненеием Ю. Дж., Миллс-Бил Дж, Фолуи Дж.М.С., Рой С., Одегардо О., Вэй Го Ш, Цинли Д. которые считают, что роль наноматериалов в строительстве трудно переоценить, ведь они являются хорошими кандидатами для строительной промышленности благодаря своим особым свойствам [34].

Коллектив исследователей Пастух О., Менер Д., Панин А., Елистратов В. считают, что современные строительные материалы позволяют архитекторам и дизайнерам использовать множество нестандартных творческих решений воплощение идей на практике в сотрудничестве с инженерами - строителями, компетентными в эксплуатации и технологии монтажа в отношении любого строительного проекта, необходимого для реализации проекта [32].

В частности, в работах М.К. Кабанова, С.А. Токарева, П.П. Уварова [11], А.Н.Ремизова, П.О. Егорьева [19], И.В. Сычевой [26], Т.А. Фарухова, А.М. Эсетовой [27] проведен анализ и предложены мероприятия по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в жилищном строительстве, а также в производстве строительных материалов.

Определению проблем инноваций в строительной отрасли, проблем реализации региональной политики жилищного строительства, а также ускорению инновационного процесса посвящены работы С.М.Васина, И.В.Ткаченко, И.В. Поповой [5], А.П. Шевченко [28], П. Эллвуда, П. Гримшоу, К. Пандзы [30].

Несмотря на особый интерес к вопросу изучения инновационного использования строительных материалов в жилищном строительстве, наблюдается фрагментарность и недостаточная изученность рассматриваемой проблемы. Это обуславливает необходимость проведения дальнейших научных исследований.

Методика исследования

Исследованию определения инновационных аспектов использования строительных материалов в жилищном строительстве и особенностей их влияния на технологическое, экономическое и социальное развитие Донецкой Народной Республики послужило применение метода кабинетного исследования с использованием системного и целевого подхода.

Кабинетные исследования проводились посредством изучения официально опубликованных трудов российских и зарубежных ученых в области развития инноваций в жилищном строительстве, а также путем получения информации через интернет-портал (данные с сайта Государственного комитета по науке и технологиям Донецкой Народной Республики).

Данное исследование проводилось для анализа ситуации, сложившейся в производстве современных строительных материалов и их применения в жилищном строительстве для предприятий по производству строительных материалов в Донецкой Народной Республике.

Результаты исследования

В современных условиях внедрение инноваций является ключевым фактором повышения эффективности и конкурентоспособности строительной отрасли. Их разработка и внедрение невозможны без развития отечественной науки и привлечения существенных ресурсов (трудовых, финансовых, организационных) [25]. Строительная отрасль вносит существенный вклад в конкурентоспособность и процветание любой национальной экономики. Важность непрерывного развития инновационной деятельности для строительной отрасли определяется возможностью совершенствования дорогостоящих устаревших методов производства, оборудования и технологий. Именно это определяет необходимость своевременного внедрения инноваций строительными предприятиями.

На сегодняшний день инновационные технологии наряду со строительными материалами активно внедряются в строительную отрасль. Появляется все больше оборудования и технологий, позволяющих заменить человеческий труд работой роботизированных устройств. Благодаря инновационным технологиям время строительства значительно сократилось. Наука, технологии и инновационная политика стали неотъемлемой частью современного социально-экономического развития.

В настоящее время рынок жилищного строительства предлагает различные варианты жилья, отличающиеся по своим качественным характеристикам. Население желает приобрести доступные по цене квартиры и дома, отвечающие современным стандартам комфортности, энергоэффективности и экологичности. Сегодня производители предлагают разные инновационные решения, используя современные технологии и материалы. Таким образом, кроме доступной цены, потребителю необходимо качество жилья, отвечающее современным стандартам комфортности.

Динамика становления номенклатуры современных строительных материалов, технологий и изделий в Российской Федерации, в том числе и в Донецкой Народной Республике существенно отстает от мировых темпов развития. Несмотря на то, что отечественные производители выпускают широкий диапазон строительной продукции и пытаются предпринимать новые технологии не только в производстве, но и в строительстве, однако при всем этом в незначительной мере применяют технологии нового поколения, что формирует отставание национальных компаний от зарубежных конкурентов.

Конечно, хотелось бы отметить существенную взаимосвязь инноваций в самом производстве строительных материалов и технологии возведения зданий, которые непосредственно друг друга дополняют. Ведь при применении современных строительных материалов, активно определяется и сама технология возведения, что влечет за собой:

- масштабность производства строительных материалов;

- скорость и реконструкции жилищного строительства;

- высокое качество конечного продукта.

На рисунке 1 систематизированы современные технологии возведения зданий, используемые в Российской Федерации.

Рисунок 1. Современные технологии возведения зданий в Российской Федерации (* ^…- систематизировано и дополнено автором на основе [24] )

Одним из успешных проектов, реализованным Российской Федерацией, можно считать применение технологий домокомплектов для строительства малоэтажных жилых домов и а полносборного крупнопанельного домостроения нового типа, которые уже активно применяются для восстановлении городов Донецкой Народной Республики.

Для строительных материалов важна инновационность и в процессах их производства, как качественных материалов на инновационной основе, так и в процессе технологии возведения зданий.

На рисунке 2 представлены факторы инновационности качества строительных материалов.

Рисунок 2. Факторы инновационности качества строительных материалов* (*предложено автором )

Изучая особенности новых свойств строительных материалов и предлагая факторы инновационности качества строительных материалов, необходимо отметить их тесную взаимосвязь между собой, что обуславливает корректировку их комплексного применения. Для достижения наиболее максимального положительного эффекта при осуществлении инновационной строительной деятельности необходимо учитывать влияние факторного взаимодействия на конечный результат. Например:

1. применение для армирования углеродного волокна повышает прочность, облегчает вес конструкции, но высокая стоимость отрицательно влияет на фактор экономичности;

2. применение биобетона, самовосстанавливающегося бетона. Биотехнологии ремонта трещин в бетоне с помощью бактерий увеличивает долговечность бетонной конструкции, но может существенно снизить прочность на сжатие;

3. применение композиционного материала - «жидкий» камень, состоящего на 70% из мраморной крошки и на 30% из специальных добавок, придает конструкции герметичность, улучшает внешний вид, но при этом увеличивается вес конструкции, воздействие природных факторов (резкий перепад температур) может снизить прочность конструкции;

4. использование прозрачной керамики на основе оксинитрида алюминия (прозрачный алюминий) придает устойчивость к царапинам и долговечность конструкции, но высокая стоимость материала, требует тщательного анализа экономической эффективности его применения.

В процессе исследования иновационности современных строительных материалов и непосредственно технологий, которые применяются в России в жилищном строительстве последнее десятилетие, выявлено, что в странах Европы они уже являются устаревшими, определено, что для Донецкой Народной Республики наоборот, являются наиболее актуальными. При определении инновационных аспектов использования строительных материалов, особое внимание также было уделено сокращению энергопотребления, которое является одним из важных вопросов в жилищном секторе. Системный подход к формированию энергоэффективности зданий на протяжении жизненного цикла предполагает управление энергосберегающими характеристиками зданий.

В таблице 1 отражена существующая в Европе классификация зданий в зависимости от их уровня энергопотребления.

Таблица 1 – Классификация зданий в зависимости от их уровня энергопотребления

В жилищном строительстве наиболее активно на сегодняшний день уделяется внимание не только скорости самого строительства, но и энергоэффективным технологиям в плане экономии и энергетической эффективности домов.

На рисунке 3 предложены современные технологии, которые будут способствовать не только снижению энергопотребления, но и снижению негативного воздействия на окружающую среду, а также благоприятному качеству жизни населения Донецкой Народной Республики. Применение представленных строительных технологий, возможно лишь после прекращения боевых действий на территории Республики.

Рисунок 3. Современные технологии в жилищном строительстве (составлено и дополнено автором на основе [26], [31])

Результаты проведенного исследования могут использоваться на практике в процессе принятия решения о применении инновационных технологий и при разработке программ повышения комфортности жилья.

Обсуждение

Основными недостатками при выявлении возможности использования современных строительных материалов и технологий в жилищном строительстве и особенностей их влияния на технологические, экономические и социальные аспекты развития государства можно назвать определенные трудности обеспечения специальных условий для их применения в строительстве и восстановлении Донецкой Народной Республики, а именно:

- несовершенство законодательной базы;

- недостаточная квалификация кадрового состава в области применения современных строительных материалов и технологий.

Применение инновационных технологий в жилищном строительстве, позволит получить определенный результат, а именно: снижение энергопотребления, снижение негативного воздействия на окружающую среду, улучшение качества жизни населения. Автор видит это в виде специализированных методических рекомендаций, стартап территориально примет свое начало в Донецкой Народной Республике и максимально упростит процесс строительства, восстановления и реконструкции жилья для жителей городов, чье жилье находится в разрушенном состоянии, повысит их заинтересованность как граждан; Правительству Донецкой Народной Республики предоставит возможность максимальной реализации планов восстановления городов, а производителям строительных материалов - соблюдение факторов инновационности качества строительных материалов.

Несомненно, данная тема требует дополнительных исследований.

Заключение

Таким образом, переход к инновационному развитию промышленности строительных материалов, изделий и конструкций, предусматривающий широкое обеспечение строительства современными строительными материалами, требует системной государственной поддержки и экономических мер стимулирования как промышленных предприятий, так и научных, проектных и строительных организаций.

Рост промышленности строительных материалов будет определяться интенсивностью жилищного строительства и реализацией планов Правительства Донецкой Народной Республики по развитию инфраструктуры. В этой связи перед промышленностью строительных материалов в долгосрочной перспективе основной задачей будет стоять обеспечение строительного комплекса современными, конкурентоспособными инновационными строительными материалами и изделиями, позволяющими обеспечить строительство энергоэффективных и экологичных зданий и сооружений.