Бетон құрылымды ғимараттарды салу кезінде тұрақты материалдар

Темірдің қайта өңделуі және темірбетон ғимараттардағы «басынан аяғына дейінгі» циклдық өмірлік циклды интеграциялау

Темір — әлемдегі ең көп қайта өңделетін құрылыс материалы, оның әлемдік қалпына келтіру деңгейі 90%-дан асады (Worldsteel, 2023). Бұл саладағы ешқандай аналогы жоқ қайта өңделу қабілеті қабырғалы құрылғы үй дөңгелек құрылыс экономикаларының негізін қалайды.

Тұйық циклды қайта өңдеу: темірбетон ғимараттардың бұзылуынан жаңа жобаларға қайта интеграциялануға дейін

Ғимараттар өмір сүру мерзімін аяқтаған кезде, құрылыс болатын қираған ғимараттардың орнында магниттерді пайдаланып қалдықтардан бөліп алады, яғни оның тәжірибеде барлығы қайта пайдалану үшін қайтарылады. Көптеген басқа материалдар қайта өңделген кезде ыдырап кетеді немесе сапасы төмендейді, ал болат қанша рет қайта өңделсе де өз беріктігін сақтайды. Ескі болат бөлшектерді балқытқаннан кейін өндірушілер оларды сапасы төмендемейтін жаңа құрылыс элементтеріне — мысалы, аркалар мен бағандарға айналдырады. Бұл бүкіл жүйе шынымен де дөңгелек цикл бойынша жұмыс істейді, себебі бұл металл зақымданған жерлерге түспей, тек қана қайта туып отырады. Сонымен қатар тағы бір артықшылығы да бар: қайта өңдеуге қажетті энергия жаңадан болат өндіруге қарағанда көбіне көп есе аз — салалық есептерге сәйкес, шамамен үш төрттен біріндей.

Құрылыс болатының шексіз қайта пайдаланылуын қамтамасыз ететін «бастапқыдан бастап соңғыға дейін» дизайн

Қазіргі кезде болат ғимараттары бүкіл өмірлік циклын қамтитын («басынан басына») ойлау принципімен жобалануда. Болтты қосылыстар мен стандартты қималардың пайдаланылуы ғимаратты кейіннен бұзу кезінде маңызды айырмашылық туғызады. Компоненттерді алмастыру немесе қайта пайдалану қажет болғанда, осындай жобалар бөлшектерді зақымдамай-ақ таза бөлуге мүмкіндік береді. Көптеген ғимараттар уақыт өте келе жаңа мақсаттарға иеленуге бейімделеді, ал бұл үшін материалдарды толығымен балқыту қажет емес. Сонымен қатар, қазір «цифрлық материалдық паспорттар» деп аталатын қызықты жаңалық пайда болды — бұлар қайда қандай материалдар қолданылғанын тіркеу арқылы қайта өңдеу кезінде дәл қандай материалдар барын анықтауға көмектеседі. Құрылымдық болаттың ерекшелігі — ол бірнеше өмірлік циклдан кейін де шамамен толық құнын сақтай алады. Ал бетон мен ағаш өнімдері қайта өңдеу процесінде жиі төмендетіледі, болат болса әрбір ұрпақта қуатын сақтап, қайта қолданыла береді.

Құрылымдық болат ғимараттары үшін денелік көміртегінің шығарылуын азайту және жасыл болаттың инновациялық дамуы

Сутегі негізіндегі тікелей қалпына келтіру және құрылыс болатын өндірісіндегі шығындарды азайтатын оптималды электр доғалы пештер

Жасыл болат өндірісі құрылыс болатын өндірісін сутегі негізіндегі тікелей қалпына келтіру технологиясын қолдану арқылы өзгертуде. Бұл әдіс кокстарға қарағанда жасыл сутегін негізгі қалпына келтіруші агент ретінде қолданады, ол көне домна пештерінде көрсетілетін CO2 шығындарын шамамен 95 пайызға азайтады. Осы әдісті қайта қалпына келтірілген энергия көздерімен қоректенетін электр доғалы пештермен үйлестірсеңіз, не шығады? Болат өндірісі кезінде шамамен нөлдік шығындар. Нәтижесінде алынған құрылыс бөлшектері өз беріктігін сақтайды, бірақ дәстүрлі әдістерге қарағанда олардың көміртегі ізі тек 14 пайызға тең. Таза нөлдік мақсатқа ұмтылатын құрылыс жобалары үшін бұл жаңалықтар тұрақты құрылыс іс-әрекеттерінде ойын ережелерін өзгертетін фактор болып табылады.

Қайта өңделген және таза болат: Енгізілген көміртегінің салыстырмалы талдауы мен құрылыс болатын конструкцияларын салуға әсері

Материалдың таңдалуы болат құрылымдық ғимараттардың көміртегі профиліне аса маңызды әсер етеді. Worldsteel (2023) деректері бойынша, қайта өңделген болаттың өндірісінде әрбір тоннаға 1,37 т CO₂e шығарылады, ал жаңа (таза) болат үшін бұл көрсеткіш 2,6 т құрайды — бұл 47% -ға азаяды. Бұл көміртегі артықшылығы тұрақты даму принциптерімен синергиялық ықпал туғызады:

95%+ қайта өңделген материалдан жасалған болатты таңдау арқылы жобалар MRc2 (Ғимарат өнімдері туралы ақпарат беру) талаптарын орындайды және циклдық экономика принциптерін дамытады. Сондықтан стратегиялық материал таңдау қуатты көміртегіні азайту құралы болып табылады корпоративтік тұрақты даму мақсаттарын орындау үшін.

Құрылыс объектісінің сырт жағында жасалуы және болат құрылымды ғимараттарда материалдардың тиімділігі

Алдын ала дайындалған элементтерді пайдалану арқылы қалдықтарды азайту: болат құрылымды ғимараттарда құрылыс алаңында материалдардың шығынын 90% дейін азайту

Темірбетон бөлшектерін нақты құрылыс алаңынан тыс жерде дайындау құрылыс қалдықтарын азайтады, себебі зауыттар құрылыс материалдарын дәлірек кесіп, жинақтайды, ал бұл құрылыс алаңындағы әдеттегі жұмыстар кезінде іске аспайды. Барлығы бақыланатын жағдайларда жасалса, ресурстардың шығынына әкелетін қателерге мүмкіндік азаяды. 2022 жылы NIST-тің зерттеуі бұл әдістің қазіргі заманғы технологиялармен салыстырғанда материалдардың шығынын шамамен 90 пайызға азайтатынын көрсетті. Темірбетон бөлшектері құрылыс алаңына дайын келеді, сондықтан құрылысшылар қосымша кесу жұмыстарын жүргізбейді, ол қалдық темір түйіршіктерінің пайда болуын болдырмаған. Сонымен қатар, цифрлық модельдер материалдардың пайдаланылуын максималды деңгейге көтереді, аяқталмаған бөлшектерді жаңбырдан қорғайды және заттар қажет болған кезде ғана келетіндіктен, қоймадағы қорлар деңгейін төмен ұстайды. Бұл барлық факторлар жобаларды экологиялық таза етуге және жалпы алғанда шығындарды үнемдеуге ықпал етеді. Ал ақшаның өзіне келсек, аз материал тасымалдау арқылы автокөліктер көшеге шығып, отын жағып, уақытты аз өткізеді, бұл көміртегі іздеріне қатысты қабылданған шаралар үшін жақсы жаңалық.

Жасыл ғимараттарды сертификаттау және болат құрылымды ғимараттардың энергиялық тиімділігінің артықшылықтары

Болат құрылымды ғимараттарда қайта өңделген материалдарды пайдалану (MRc2) және өмірлік цикл бойынша әсерді азайту (MRc1) арқылы LEED v4.1 стандарты бойынша ұпайлар алынды

Бұл құрылыс материалдарының шеңберлік сипатына байланысты болат ғимараттар LEED v4.1 бағалау жүйесі бойынша ұпайлар алу үшін нағыз артықшылық береді. Қазіргі кезде көптеген конструкциялық болатта қайта өңделген материалдардың үлесі шамамен 90% құрайды, ол MRc2 критерийі бойынша талаптарды тіпті автоматты түрде орындайды. Болаттың тағы бір артықшылығы — оны шексіз рет қайта өңдеуге болады. Ғимараттар өмір сүру мерзімін аяқтағаннан кейін олар қалдыққа айналмайды, ал болат тұйық циклды процестер арқылы қайтадан өңдеу жүйесіне қайта енеді. Қазіргі кезде архитекторлар ғимараттарды кейінірек разборлауға ыңғайлы етіп жобалауды бастады. Бұл — бөлшектердің күші мен сапасын жоғалтпай, жаңа ғимараттарда бірнеше рет қайта пайдаланылуы мүмкін дегенді білдіреді. Бұл барлығы бізге табиғи ресурстарды үнемі қазып алу қажеттілігін жоюға мүмкіндік беретін үздіксіз цикл құрады. LEED Platinum деңгейіне жетуді қалайтындар үшін болат конструкциялар тек қана тиімді ғана емес, сонымен қатар тәжірибеде міндетті элемент болып табылады.

Жылулық және күн энергиясын интеграциялау: болат құрылымды ғимараттар үшін жоғары өнімділікті изоляциялық жүйелер мен күн энергиясын пайдалануға дайын төбе конструкциялары

Алдын ала жасалған болат ғимараттар кешенді жылу басқару жүйелерімен жабдықталған кезде нағыз энергия үнемдеушілерге айналады. Үздіксіз сыртқы изоляция мен жылулық көпірлерді үзетін арнайы сыртқы қаптау элементтері туралы сөз қозғалғанда, 2022 жылы NIST өткізген зерттеулер бұл әдістердің дәстүрлі құрылыс әдістерімен салыстырғанда жылу берілуін 40-60 пайызға азайтатынын көрсетті. Бұл жылу және салқындату жүйелерінің жұмысын қатты жеңілдетеді деген сөз. Қызығы, қатты болат рамасы табиғи түрде күн энергиясын пайдалануға дайын шатырлармен өте жақсы үйлеседі. Инженерлер осы пурлин жүйелерін фотожарықтық панельдерді ешқандай қиындықсыз орнатуға ыңғайлы етіп құрастырады. Сондықтан ғимараттар екі пайданы бірден алады: энергияның шығып кетуін тоқтататын өте тиімді қабықша және таза электр энергиясын жер бойынша өндіретін күн электр станциялары. Сонымен қатар алдын ала жасалған шатыр пішіндерін ұмытпаған жөн. Олар тек әсемдік ғана емес, сонымен қатар күн сәулесінің максималды әсер етуі үшін идеалды орналасқан. Бұл ақылды дизайн әдетте тезірек төлем қайтарылады, яғни кейіннен қайта жабдықталатын ескі ғимараттармен салыстырғанда инвестициялардың қайтарылу мерзімі 2-3 жылға қысқарады.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Құрылыстағы болаттың қайта өңдеуге жарамдылық деңгейі қандай?

Болат — әлемдегі ең көп қайта өңделетін құрылыс материалы, оның әлемдік қалпына келтіру деңгейі 90%-дан асады.

Криadle-to-cradle (бастау-бастау) дизайны болат ғимараттарға қандай пайда әкеледі?

Криadle-to-cradle дизайны болат бөлшектерін сапасын жоғалтпай, бірнеше рет қайта пайдалануға мүмкіндік береді, бұл тұрақты дамуға ықпал етеді және қалдықтарды азайтады.

Қайта өңделген және таза болаттың көміртегі шығыны қандай?

Қайта өңделген болатты өндіру бір тоннаға 1,37 тонна CO₂e шығарса, таза болатты өндіру бір тоннаға 2,6 тонна CO₂e шығарады, яғни шығындар 47% азаяды.

Сайттан тыс жасалған конструкциялар болат ғимараттардағы қалдықтарды қалай азайтады?

Сайттан тыс жасалған конструкциялар дәл материалды пайдалану мен жинақтауды қамтамасыз етеді, нәтижесінде құрылыс алаңындағы қалдықтар 90%-ға дейін азаяды.

LEED бағалау критерийлерін алу үшін болат конструкциялардың артықшылықтары қандай?

Болат конструкциялар LEED v4.1 стандарты бойынша қайта өңделген материалдың үлесі мен өмірлік цикл бойынша әсерді азайту бойынша бағалау критерийлерін жеңіл орындай алады, бұл жасыл ғимараттарды сертификаттау мақсаттарын қолдайды.