Болат құрылым: Қазіргі заманғы құрылыс үшін тұрақты таңдау

Шексіз қайта өңделу мүмкіндігі және «бастапқыдан бастап соңғыға дейін» циклдық өмірлік цикл

Балтаңыздың шексіз ұрпақтар бойынша толықтай қайта өңделуі

Қайта өңдеуге көп рет қолдануға болатын материалдардың ішінде болат ерекше орын алады. Болат қайта өңделген кезде оның беріктігі мен сапасы барлық қайта өңдеу циклдарынан кейін де толығымен сақталады. Шынында да, оның шығыны өте аз. Біз көрген кейбір салалық деректерге сүйенсек, құлатылып жатқан ғимараттардан алынған ескі болаттың шамамен 90 пайызы сапасы төмендемей-ақ жаңа өнімдерге қайта енеді. Бұл фактті «Steel Construction New Zealand» 2023 жылғы зерттеуінде хабарлады. Бұл қасиеттің ерекшелігі — болат әрине, 1950 жылдары салынған ескі зауыттың бір бөлігі болып келіп, қазіргі заманғы нөлдік көміртегі шығарындысын қамтамасыз ететін заманауи офис ғимараттарының компонентіне айналуы мүмкін. Бетон, ағаш немесе күрделі материалдар секілді басқа материалдар осындай қайта пайдалану потенциалын қамтамасыз ете алмайды.

Бұзылудан қайта балқытуға дейінгі бағыттар — шынымен де циклдық экономиканы қамтамасыз етеді

Қазіргі заманғы болатты қайта өңдеу шынымен де «бастапқыдан соңғыға дейін» үздіксіздікті қамтамасыз етеді:

• Бұзылған құрылыстар магниттік бөлу арқылы тиімді түрде жинақталады — сорттау жұмысы немесе ластану қаупі болмайды
• Қалдықтар тікелей электр доғалы пештерге (ЭДП) беріледі, олар 1600°C температурада жұмыс істейді және бұл пештердің қуаты күнделікті көбейіп келе жатқан жаңартылатын электр энергиясымен қамтамасыз етіледі
• Жаңа конструкциялық элементтер — аркалар, бағандар, қабатты жабыны — бірнеше апта ішінде өндіріледі, олар темір кентастарын қазу мен кокс пештерін мүлдем айналып өтеді

Бұл тұйық циклдық жүйе әлем бойынша әр жылы 80 миллион тонна құрылыс қалдығын полигонардан алып тастайды.

Қайта өңделген материалдың құрамы туралы ашықтық: болат конструкциялық жобалар үшін экологиялық өнімділік декларациялары (ЭӨД) және сатып алу стандарттары

Экологиялық өнімдік декларациялар немесе EPD (ISO 14044 бағдарламасына сәйкес және EN 15804 талаптарына сай) өнімдерге қанша қайта өңделген материал енгізілетіні туралы ресми дәлелдемелер береді. Қазіргі кезде көптеген басты құрылыс болаты өндірушілері өздерінің өнімдерінде 95 пайыздан астам қайта өңделген материал қолданылатынын мәлімдейді. Алайда, соңғы кездері ережелер қатты өзгерді. EN 15804 стандарты бойынша қабылданған нормативтік актілер Еуропадағы барлық компанияларды EPD ақпаратын қоғамға ашық түрде жариялауға мәжбүрлейді. Сол уақытта LEED 4.1 және BREEAM сияқты «жаңілік құрылыс» сертификаттау жүйелері осы декларацияларды «материалдар мен ресурстар» бөлімі бойынша ұпайлар алу үшін міндетті деп танытады. Құрылыс мамандары қазір құрылысқа қажетті болат тетіктерін таңдаған кезде экологиялық мақсаттарға сәйкес келетін тұтынушыларды іріктегенде бұл деректерге әрқашаннан гөрі көбірек сүйенуде. Құрылыс материалдарына нақты қандай компоненттер енетінін біле отырып, жұмысшылар құрылыс жобалары кезінде жалпы көміртегі ізін тиімдірек бақылап, азайта алады.

Төмен көлемді көміртегінің сіңірілуімен салынатын ғимараттар үшін болат өндірісін көміртегісіздендіру

Сутегі негізіндегі тікелей тотықсыздандырылған темір (DRI) және домна пеші: болат құрылымының жабдықтау тізбегіндегі сіңірілген көміртегіні азайту

Дәстүрлі домна пештері болаттың әрбір тоннасын өндірген кезде шамамен 1,8–2,2 тонна көмірқышқыл газын шығарады, негізінен көмірді отын ретінде және темірді химиялық түрде тотықсыздандыру үшін қолдануға байланысты. Жаңартылған сутегі негізіндегі тікелей тотықсыздандырылған темір әдісі осы іркіліс отындарды таза сутегімен ауыстырады. Бұл процесте темір кентасы металға айналады, ал негізінде басқа заттар емес, тек су буы ғана шығады. Атақты журналдарда жарияланған зерттеулер Понемон институтының 2023 жылы жасаған зерттеуіне сәйкес, сутегі негізіндегі ТТТ-ға ауысу домналық пештерге қарағанда шамамен 95 пайызға көміртегі шығарындыларын азайтуға мүмкіндік береді. Әрине, бұл технологияны кең таралуы үшін жасыл сутегі өндіретін құрылыстарды салуға және бар кәсіпорындарды жаңартуға үлкен инвестициялар қажет. Алайда, сутегі негізіндегі ТТТ-ның ерекше перспективалығы — оның күндіз қатарынан келетін және кететін қайта қалпына келтірілетін энергия көздерімен қаншалықты жақсы ыңғайласатындығында. Құрылыс болат өнімдерін шығаратын кәсіпорындар үшін бұл қазіргі уақытта қысқа мерзімді көміртегі шығарындыларын азайту мен өнеркәсіптік талаптарды қанағаттандыру үшін ең тиімді шешім болып табылады.

Әлемдік өнеркәсіптік мәртебелер: Worldsteel-дің климаттық іс-шаралар бағдарламасы және құрылыс болаты үшін нөлдік көміртегі шығарындыларға жету жолы

Бүгінгі таңда әлем бойынша өндірілетін болаттың 50%-дан астамы әлемдік болат өндірушілердің «Климаттық іс-әрекет бағдарламасына» жатады. Бұл жылы шамамен 800 миллион тонна болатты қамтиды, оларда құрылыс болат өнімдері үшін тізбектің барлық кезеңдерінде қанша көміртегі шығарылатыны қадағаланады. Бұл бағдарламаның маңыздылығы — оның әртүрлі аймақтардың климаттық жоспарларымен қалай байланысқанында. Мысалы, Еуропалық Одақтың «Көміртегі шекаралық реттеу механизмі» немесе Жапонияның «Жасыл инновациялар қоры». Екеуі де компанияларға біртіндеп төмен көміртегілі әдістерге көшуін қажырға жібереді. Біз қазір сутегіге дайын тікелей тотықсыздандырылған темір зауыттарының салынуын және әлі де жұмыс істейтін ескі домна пештеріне көміртегіні ұстау технологиясын қолдануды көріп отырмыз. Жалпы картина қандай? Төмен көміртегілі болат қазір қарапайым эксперименттік нұсқа емес. Бұл — қиын ауа-райы жағдайларында да ұзақ уақытқа шыдайтын жолдар, ғимараттар мен үйлер салған кезде барлық адамдар күтетін нәрсе болып тез айналады.

Ұзақ мерзімді өнімділік: болат құрылымның тұрақтылығы, беріктігі және қызмет ету өмірінің ұзартылуы

Балалық кезінде өткізілетін мерекелер (baby shower) сияқты мәдени ұғымдардың орнына, Қазақстанда баланың туғанын тойлау үшін әдетте «бала тойы» немесе «туған балаға арналған мереке» деген түсіндірмелі атаулар қолданылады. Бірақ негізгі мәтінге қайта оралсақ: болат ғимараттар уақыттың сынағынан тек қағаз бетінде емес, шын мәнінде де табыспен өтеді — көптеген ғимараттар ондаған жылдар бойы қызмет еткеннен кейін де берік тұрады. Олар неге осылай ұзаққа созылады? Болат ағаш сияқты шіри алмайды, плесень түспейді және термиттер оған мүлдем назар аудармайды. Сонымен қатар, өрт болған кезде болат басқа кейбір материалдар сияқты қабыршақтанып немесе ыдырап кетпейді. Қазіргі кезде болатты арнайы цинк-алюминий қорытпаларымен қаптайды және теңіз суының тұздылығы жоғары аймақтарында немесе қатаң жағдайларда жұмыс істейтін зауыттарда жыл сайынғы коррозияны жыл сайын 1 микрометрден кем деңгейге дейін азайтатын әдісті — катодтық қорғауды қолданады. Мұндай қорғау ғимараттардың 75 жылдан аса қызмет етуін қамтамасыз етеді. Тағы бір үлкен артықшылық — жер сілкінісі кезінде пайда болады. Болат сынбайды, бірақ иіледі, яғни ол серпімділігі арқасында жер сілкінісінің энергиясын қатты материалдарға қарағанда әлдеқайда жақсы жұтады. Жер сілкінісінен кейін инженерлер әдетте толық қиратылуға емес, тек қана незіл құрылымдық зақымдануға — жөндеуге жеткілікті — баға береді. Болат туралы тағы бір маңызды нәрсе: оның ұзақ қызмет етуі модульді бөлшектер арқылы қамтамасыз етіледі — қажет болған кезде оларды алмастыруға болады; технология дамыған сайын компоненттерді жаңартуға мүмкіндік беретін болттар қолданылады; сонымен қатар қорғау деңгейін сақтау үшін реттілікпен қайта қаптау жоспарланады. Көбінесе болат ғимараттың бір бөлігі тозғаннан кейін барлық ғимаратты түгелдей тазартуға тура келмейді. Ұзақ мерзімді құндылық пен келешекте болатын климаттық өзгерістерге төзімділікке назар аударатын меншік иелері үшін болат тек тұрақтылық ғана емес, сонымен қатар болашаққа икемділік те ұсынады.

Алаңнан тыс тиімділік: болат құрылымдарды орнату кезіндегі алдын ала дайындау, дәлдік және қалдықтарды азайту

Зауытта жасалған болат бөлшектері ±1 мм шамасындағы өте тар допусктерге жетуге мүмкіндік беретін бақыланатын орталардан пайдаланады. Сонымен қатар, құрылыс алаңында құрылыс жұмыстары жүріп жатқан кезде зауытта бөлшектерді дайындау қосымша уақытқа ие болады, ал барлық процестер логистикалық тұрғыдан әлдеқайда жақсы ыңғайластырылады. Бұл әдісті қолданатын жобалар әдеттегі жерде құйылатын әдістерге қарағанда 30 пайыздан 50 пайызға дейін тезірек аяқталады. Сондай-ақ, қалдықтар да әлдеқайда аз — бұл әдеттегі каркас құру әдістерімен салыстырғанда (олар 15–20 пайыз қалдық қалдырады) 2 пайыздан кем. Алайда негізгі маңызы — бөлшектер алдымен зауытта жасалса, жұмысшыларға құрылыс алаңында қиып алу, әйнекке тарту және дәнекерлеу сияқты қиын және лас жұмыстарды істеуге арналған қажеттілік болмайды. Бұл қателер мен жарақаттар санын азайтады, сонымен қатар барлығын ұнатпайтын кешігулерді де болдырмауға көмектеседі. Орнына туындаған мәселелерді жөндеу орнына, білікті жұмысшылар бастапқы кезден бастап барлығын дұрыс жинауға назар аударады, бұл барлық процесті тегісірек және болжанғышырақ қылады. Бөлшектер белгілері мен өлшемдері қойылған күйінде дайын келеді, сонымен қатар цифрлық жазбалар инспекцияларды жеңілдетеді және қажет болған жағдайда ғимараттарды кейінірек бұзуға дайындық жасауға көмектеседі. Нәтижесінде? Адамдар жаңа кеңістіктерге ерте кіреді, құрылыс алаңындағы іс-әрекеттер саны азайғандықтан экологиялық әсер де азаяды, сонымен қатар барлық пайдаланылған болат тоннасы тіркеледі, тиімді пайдаланылады және кейінірек қайта пайдалануға жоспарланады — бұл барлығы циклдық экономика идеяларымен үйлесімді.

Жасыл ғимараттардың интеграциясы: LEED, BREEAM және энергияны тиімді пайдаланатын дизайн стандарттарына сәйкес болат құрылым

Бірқатар жоғары сапалы көк ғимараттардың негізін болат құрайды, ол тек қана құрылыс материалы ретінде емес, сонымен қатар ғимараттардың көк сертификаттарын алуына да көмектеседі. Көптеген құрылыс болатында 90%-дан астам қайта өңделген материал бар, бұл LEED MR кредиті бойынша өмірлік циклдың әсерін азайту және BREEAM Mat 01 стандарты бойынша жауапкершілікті қолдану талаптарын қанағаттандырады. Бұл жиі қосымша құжаттама қажет етпей-ақ толық ұпай алуға мүмкіндік береді. Алдын ала дайындалған болат құрылысы LEED бойынша қалдықтарды басқару мақсаттарын орындауға да көмектеседі, себебі ол демонтаждың қалдықтарын 95%-дан астам деңгейде полигона түсіруден сақтайды. Жылулық тұрғыдан қарағанда, болат температура өзгерген кезде де тұрақты қалады, сондықтан ғимараттың сыртқы қабығы бойынша дұрыс изоляция мен ауа кедергілерін орнату оңайласады. Бұл қабырғалар мен едендер арқылы жылу жоғалуын азайтады және сертификатталған биік ғимараттар мен мектептерде жылу-ыстық-сумен қамтамасыз ету жүйелерінің жүктемесін шамамен 40% қысқартады. Болаттың берік, бірақ жеңіл сипаты архитекторларға көрінісін бұзбайтын бағаналарсыз ашық кеңістіктерді жобалауға мүмкіндік береді, нәтижесінде табиғи жарық көп түседі және ауа айналымы жақсарылады. Бұл сипаттар LEED ішкі экологиялық сапа стандарттары мен BREEAM денсаулық кредиті талаптарына жақсы сәйкес келеді. Сонымен қатар, болат қаңқалары күн энергиясын пайдаланатын шатырлы панельдерді, жаңбыр суын жинау ыдыстарын және жер сілкінісіне төзімді механикалық жүйелерді орнатуды ыңғайландырады, сондықтан олар нөлдік энергиялық жұмыс режиміне жетуге ұмтылатын ғимараттар үшін маңызды компоненттер болып табылады.