Алдын ала жиналған болат құрылымды ғимараттар қандай экологиялық пайда әкеледі?

Дәл өндіріс арқылы құрылыс қалдықтарының азаюы

Дәстүрлі құрылыс әдістерінде қалдықтардың көп шығуы

Дәстүрлі құрылыс әдістері үлкен көлемдегі қалдықтарды тудырады — 2024 жылғы Құрылыс қалдықтарын басқару туралы есепке сәйкес материалдардың 30%-ы дейін полигонаға түседі. Бұл өлшем қателіктері, ауа-райының зиянды әсері және тиімсіз кесу әдістерінен туындайды. Талаптан артық тұтас төселімдер мен дұрыс емес кесілген құрылыс тақтайлары зауыттағы бақыланатын ортаға қарағанда тән емес жүйелік тиімсіздіктің мысалы болып табылады.

Құрылыс алаңынан тыс жинау материалдардың артық пайдаланылуын қалай азайтады

Зауыттарда дайындалатын болат конструкциялар өзгеріссіз босату (CNC) жүйелері деп аталатын компьютерлік басқарылатын машиналарға сүйенеді, олар қалдықсыз материалдарды мүмкіндігінше тиімді пайдалануға тырысады. Бұл сандық сызба-нұсқалар негізінен өлшеуде қате жіберу мүмкіндігін толығымен жояды. Сонымен қатар, материалдарды парақтарға немесе панельдерге кесуден бұрын ең тиімді түрде орналастыру үшін арнайы бағдарламалық жасақтама қолданылады. Ал нақты кесу кезінде адамдар кейде жіберетін шошақтататын қателердің алдын алу үшін машиналар жұмыстың көбін атқарады. Сала саласындағы бір маңызды зерттеу нәтижесінде құрылыс алаңынан тыс бөлшектерді дайындау көне әдістермен салыстырғанда қалдық материалдарды шамамен 15 пайыздан 3 пайыздан аспайтын деңгейге дейін азайтатыны анықталды.

Зерттеу жағдайы: Үлкен масштабты алдын-ала дайындалған болаттан жасалған тұрғын үй жобасында қалдықтарды азайту

Орталық Лондонның жанында 500 пәтерден тұратын жаңа тұрғын үй кешенін салу барысында қолданылған ақылды өндірістік әдістер арқасында қалдықтар едәуір азайтылды. Ғимараттың көпшілік құрылымдық бөліктері алдымен басқа жерде дайындалып, кейін құрылыс алаңында жиналды, бұл жергілікті полигона шамамен 1200 тонна болаттың түсуін болдырмаған. Құрылысшылар материалдардың қалдығын тек 1,8%-ге дейін төмендететін өте дәл кесу әдістерін қолданды, бұл көптеген ұқсас құрылыс алаңдарында кездесетін шамамен 15% көрсеткішінен анағұрлым төмен. Бұл жаңартулар тек қана қоршаған ортаға ғана емес, пайда әкелді. 2023 жылғы Ponemon зерттеуіне сәйкес, бұл жоба материалдарға шамамен 740 мың фунт стерлингтің сомасын үнемдеді және дәстүрлі әдістермен салысқанда тұрғын үйді салу жұмысын төрт айға жақын уақыт бұрын аяқтады.

Стратегия: Болат өңдеу зауыттарындағы тұйық циклды материал жүйелері

Алдағы уақытқа бағытталған өндірушілер өндіріс қалдықтарын жиналып қалуына жол бермей, жаңа бөлшектердің дәл орнына айналдыратын тұйық циклды жүйелерді қолдануда. Мысалы, металл өңдеу цехы өткен жылы дәл солай жасап, дайындау кезінде пайда болған қалдықтарды балқытып, шлактың қалдығын жылу оқшаулау материалы ретінде қайта пайдалану жолын тауып, CNC машиналарынан шыққан ұсақ бөлшектерді тіпті кішкентай фитингтер жасау үшін кесіп пайдаланды. Мұндай жүйелер осындай кәсіпорындарда әр жылы шамамен 800 тонна қоқысты полигондарға түсіп қалуынан сақтайды. Сонымен қатар, өнімдерді өндіруге кететін материалдардың шамамен 40%-ы өз зауыттарының ішіндегі қайта өңдеу жұмыстарынан тікелей алынады. Бұл ұзақ мерзімді шығындар мен әсерін ескергенде түсінікті болады.

Болаттың қайта өңделуі және шеңберлік экономикаға үлесі

Құрылыстағы сызықтық және шеңберлік материал ағымдары

Дәстүрлі құрылыс 30% глобалдық қатты қалдықтарды (World Bank, 2025) шығаратын сызықтық «алу-жасау-шығару» үлгісін қолданады. Бұл материалдар қайта пайдалану арқылы үздіксіз айналып жүретін циклдік жүйелерден өзгеше. Болат бұл циклділікті жүзеге асырудың ерекше мүмкіндігін береді — оның магниттік қасиеттері тиімді түрде қалпына келтіруге мүмкіндік береді және шексіз қайта өңдеу циклдары кезінде құрылымдық беріктігі сақталады.

Болат — әлемдегі ең көп қайта өңделетін құрылыс материалы

2023 жылғы Материалдардың Тұрақтылық Институтының деректеріне сәйкес, ғимараттар өмір циклін аяқтаған кезде шамамен 85% құрылымдық болат қайта өңделеді, бұл қайта өңдеу деңгейі бетонның 9% және ағаштың шамамен 21% қайта пайдалану көрсеткішінен едәуір жоғары. Болаттың бір тоннасын қайта өңдеу шикізаттан таза жаңа болат өндіруге қарағанда темір рудасының шамамен 1,5 тоннасын үнемдейді және көміртегі диоксидінің шығарындыларын шамамен жартыға дейін қысқартады. Бұл ерекше қайта өңделгіштіктің себебі өзінің табиғатында жатыр. Басқа материалдардан өзгеше, болат балқыту процесі арқылы әрбір рет өткенде сапасын жоғалтпайды, сондықтан оны беріктігі мен бүтіндігін бұзбай-ақ қайта-қайта пайдалануға болады.

Зерттеу жағдайы: Құрылымдық болаттың қайта пайдаланылуы қалалық қайта дамытуда

Нью-Йорктегі Гадсон Өзені жобасын қайта дамытуда құрылыс бригадалары басқаша болса қирау алаңдарына жіберілетін шамамен 12 000 тонна болатты құтқарып, оны жаңа мұнаралар үшін қайта пайдаланды. Бұл процесс ультрадыбыстық сынақтарды қолданып, болат арқалықтарды толық тазалау мен қайта сертификаттауды қамтыды, нәтижесінде әр жылы атмосфераға шамамен 18 000 тонна көміртек диоксиді түсіп кетуінен сақтады. Бұның маңызын түсіну үшін: бұл әр жылы қаланың көшелерінен шамамен 4 000 көлікті алып тастаумен баламалы. Бұл көрсетіп отырғаны, ғимараттар дайындалған болат конструкцияларды қолданса, кейбірлері қалалық қазба әдістері деп атайды, мүмкіндіктер ашылады.

Жаңа дайындалған болат конструкциялы ғимараттарда қайта өңделген материалдарға деген сұраныстың өсуі

Глобалдық жасыл ғимарат сертификаттау қазір қайта өңделген болаттың ең аз 30% қамтуын талап етеді. Өндірушілер шамалы пештерге қарағанда энергия пайдалануды 75% азайтатын, 95% қирау металл қолданатын электр доғалы пештерді (EDP) қолдану арқылы жауап береді. 50%-дан астам қайта өңделген материалдан тұратын алдын-ала жиналған құрылымдар тиімділікті сұраныс нәтижесінде 7% баға премиясын қамтамасыз ететінін көрсетеді.

Құрылыс кезінде энергияның азырақ пайдаланылуы мен шығарындылар

Жылуға әкелетін газ шығарындыларының негізгі көзі ретінде құрылыс сатысы

Құрылыс сатысы глобалдық CO² шығарындылардың шамамен 10% құрайды, негізінен бензинмен жұмыс істейтін ауыр техника, тасымалдау және материал өндіру есебінен. Алаңдағы іс-шаралар әлі де дизельдік құрал-жабдықтарға күшті тәуелді болып қалады, осылайша алдын-ала жиналған әдістер стратегиялық жұмыс үдерісін қайта құру арқылы концентрацияланған шығарындылардың нүктелерін жеңілдетеді.

Алаңдағы іс-шаралардың азаюы отын мен энергияны пайдалануды азайтады

Құрылыс әрекеттерінің 70–80% дәрежесін бақыланатын зауыт жағдайларына ауыстыру алаңдағы пайдаланылатын пайдалы қазбалардың жанар-жағар майының пайдаланылуын қатты төмендетеді. Орталықтандырылған өндіріс қосарланған жабдықтардың тасымалдануын жояды және тиімді өндіріс жолдарын, сондай-ақ ортақ энергетикалық инфрақұрылымдарды пайдаланады. Бұл біріктіру генераторлар мен құралдар жиі төмен пайдаланылу деңгейінде үзіліспен жұмыс істейтін дәстүрлі шашыранды алаңдарға қарағанда үлкен тиімділікке мүмкіндік береді.

Зерттеу жағдайы: Көміртегі ізінің салыстыруы — алдын ала жиналған болат пен монолитті темірбетон ғимараттар

Екі орта биіктіктегі тұрғын үй жобаларын салыстырмалы түрде циклдық талдау жасалды — біреуі алдын ала жиналған болат каркасты, екіншісі монолитті темірбетонды қолданады. Болат шешімі құрылыс кезеңіндегі шығарындылардың 52% төмен болатынын көрсетті:

Бұл азайтулар зауыттық жұмыс үрдістеріне тән жабдықтардың жұмыс уақытының азаюы мен материалдар ағымының тиімділенуінен туындайды.

Энергияны үнемдеу және ұзақ мерзімді жұмыс істеу өнімділігі

Пайдалану кезіндегі энергия ғимараттың өмірлік циклының экологиялық әсерін басқарып отырады

Құрылыс шығындары назар аудартса да, пайдалану кезіндегі энергия өмірлік цикл барысында ғимараттың жалпы экологиялық ізінің 70–80% құрайды (UNEP 2020). Бұл кезең — жылыту, салқындату және жарықтандырудың ондаған жылдар бойына созылатын кезеңі — тиімділіктің ең жоғары деңгейде болуын талап етеді алдын ала жасалған болат құрылымды ғимараттар нақты тұрақты даму мақсаттарына қол жеткізу үшін.

Алдын-ала жиналған болат құрылыс қабықшаларындағы күрделі жылу оқшаулауы

Болаттың жылуды өткізгіштік қасиеті жаңашыл жылулық шешімдерді талап етеді. Қазіргі заманғы алаңнан тыс жинау қабырға мен шатыр панельдерінде үздіксіз оқшаулау қабаттарын, жылулық сақиналар мен ауа-сыйымды жинақтарды дәл орнатуға мүмкіндік береді. Осы интегралды жүйелер 30-дан астам R-мәніне жетіп, дәстүрлі құрылысқа қарағанда жылулық көпірлерді радикалды төмендетеді.

Зерттеу жағдайы: болат каркасты мектептердегі таза нөлдік энергиялық өнімділік

2022 жылғы талдау Еуропаның алты мектебін қарастырып, болат конструкциялардың қаншалықты тиімді болатынын көрсетті. Бұл ғимараттар зауытта жасалған вакуумды жылу оқшаулау панельдерін, рамаларында арнайы жылулық сақиналары бар үш қабатты терезелерді және автоматтандырылған күн күйгенінен қорғайтын жүйелерді пайдаланды. Өте қиын ауа-райы жағдайларында да олар энергияны таза нөлдік деңгейде пайдалануға жетті. Сандар да өзінше сөйлейді — жылдық энергия тұтынуы әдеттегі темірбетон ғимараттармен салыстырғанда шамамен 35 пайызға төмен болды. Бұл қазіргі кезде мимарлар үнемі айтатын жоғары өнімді ғимарат қабықшаларын жасау үшін болат материал ретінде шынымен де жақсы жұмыс істей алатынын білдіреді.

Бекітілгіштік, бейімделгіштік және қызмет ету мерзімін ұзарту

Коррозияға төзімді болат конструкциялардың ұзақ қызмет ету мерзімі

Құрылыс шелтерінің ұзақ қызмет етуі ыстық сүрту арқылы цинкпен жабылған қаптамалар мен әлуетті қорытпалар арқылы қамтамасыз етіледі, бұл олардың орташа ортаның зиянды әсерлеріне төзімділігін арттырады. Бұл қорғау шаралары аз бақылаумен 50 жылдан астам функционалды қызмет ету ұзақтығын қамтамасыз етеді және ағаш пен темірбетон құрылыстарын айтарлықтай басып озады. Ұзақ қызмет ету құрылыстардың жиі ауыстырылуын азайтады және өмірлік ресурстардың тұтынуын төмендетеді.

Модульдік жобалау қайта құру мен кеңейтуді мүмкінді етеді

Бұрандалы қосылыстар мен стандартталған компоненттер құрылымды бұзбай, ыдырату мен кеңістікті қайта құруды мүмкінді етеді. Бүкіл қанаттарды құрылымды бұзбай-ақ орын ауыстыруға немесе кеңейтуге болады. Коммерциялық қоймада жүргізілген зерттеу модульдік бейімдеу арқылы дәстүрлі ғимараттарға қарағанда жаңартуға 75% үнемдеу мүмкіндігін көрсетті, бұл функционалдық қажеттіліктердің өзгеруіне тиімді жауап қайтарып, құрылымдық инвестицияларды сақтайды.

Зерттеу жағдайы: Аралас пайдаланылатын кеңістіктерге арналған болат индустриялық ғимараттардың қайта пайдаланылуы

Орталық Америкадан алынған ескі зауыт құрылысы болаттың қаншалықты көп мақсатта пайдаланылатынын көрсетіп тұр. 1948 жылы салынған түпнұсқа болаттан жасалған құрылым қазір де тұрақты, оның үстіне жаңартудан кейін офис орындарынан бастап дүкендер мен пәтерлерге дейінгі барлық нәрсені ұстап тұр. Тіпті ғимараттың қызметі толықтай өзгергеніне қарамастан, жұмысшылар құрылымның шамамен 15 пайызын ғана күшейтуге тура келді, бұл 850 тонна жаңа материалды қолданбауға мүмкіндік берді. Мұндай түрлендірулер болаттың құрылыс жобаларында неге осылшама ұзақ уақыт бойы танымал болып келе жатқанын нақты көрсетеді. Ол тек қана мәңгілік емес, сонымен қатар қалалардың ескі ғимараттарын жойғанша олардың қолданылу мерзімін ұзартуына да көмектеседі.

Стратегия: Ұзақ мерзімді пайдалануға және болашақта қайта жабдықтауға арналған алдын-ала дайындалған болат құрылымды ғимараттарды жобалау

Алдын ала ойластыру, әдетте, үш негізгі стратегияны қамтиды. Біріншіден, бөлшектерді ауыстыруды жеңілдететін универсалды байланыстар бар. Екіншіден, ғимараттар жоғарыдан кеңейтуге болатындай қосымша беріктікпен жасалады. Үшіншіден, жүйелерді кейінірек жаңарту қажет болған кезде қызмет көрсету аймақтарына қол жеткізу оңай сақталады. Уақыт өте бірнеше рет әртүрлі мақсатта пайдаланылатындай етіп ғимараттар салу үшін бұл элементтер бірігіп жұмыс істейді. Өмірлік циклды бағалау зерттеулері 60 жылға созылатын өмірлік циклы кезінде қайта пайдалану немесе төлемге қайта өңдеуге ешқандай ой бастырмаған ғимараттармен салыстырғанда мұндай қасиеттері бар ғимараттар жалпы алғанда шамамен 30-40 пайызға аз көміртегі шығарады деп көрсетеді.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Құрылыста дәлдік бойынша өндіріс дегеніміз не?

Құрылыста дәлдік бойынша өндіріс - бұл материалдарды тиімді пайдалануды қамтамасыз етіп, жалпы өндіріс шығындарын азайтатын CNC жүйелері сияқты алдын ала белгіленген зауыт ортасын және алдынғы технологияларды қолдануды білдіреді.

Жобадан тыс жинау құрылыс қалдықтарын қалай азайтады?

Жобадан тыс жинау дәлме-дәл машиналар мен бағдарламалық жасақтама арқылы материалдарды дәл кесу есебінен, адам қателерін және материалдардың артық пайдаланылуын азайту арқылы құрылыс қалдықтарын азайтады. Сонымен қатар, қалдық материалдарды жақсырақ ұйымдастыру мен пайдалануға мүмкіндік береді.

Неліктен болат ең көп қайта өңделетін құрылыс материалы деп саналады?

Болат сапасын немесе құрылымдық бүтіндігін жоғалтпай қайта пайдалану мүмкіндігіне байланысты ең көп қайта өңделетін құрылыс материалы болып табылады, ол оны темір-бетон мен ағаш сияқты басқа материалдардан өзгеше етіп, шексіз қайта өңдеу циклдеріне идеалды қылады.

Құрылыс кезінде энергияны үнемдеуде алдын-ала дайындалған конструкциялардың рөлі қандай?

Алдын-ала дайындау құрылыс кезіндегі энергия қолданысын өндірістік орындарға ауыстыру, қосымша жабдықтарды тасымалдауды жою және өндіріс процестерін тиімді ұйымдастыру үшін ортақ энергетикалық инфрақұрылымды пайдалану арқылы азайтады.

Алдын-ала дайындалған болат тұрақты дамуға қалай үлес қосады?

Дәлме-дәл дайындау арқылы қалдықтарды азайту, қайта өңдеуді жақсарту, шығарылымдарды төмендету, энергияны пайдалану тиімділігін арттыру және ғимараттың өмірлік циклі барысында маңызды экологиялық пайданы қамтамасыз ететін ұзақ мерзімді беріктік пен бейімделгіштік мүмкіндігін ұсыну арқылы алдын-ала дайындалған болат сәнсорлықтың тұрақты дамуына үлес қосады.