Новые технологии и системы автоматизации – от BIM (информационного моделирования здания) до применения 3D-печати – коренным образом меняют процесс строительства. Но одна из старейших и самых ответственных операций на стройке – кладка кирпича – до сих пор производится вручную, очень трудоемка и требует от подрядчика привлечения большого числа квалифицированных специалистов.

Как же долго это будет продолжаться? Инженеры из многих стран создают опытные образцы роботов-каменщиков – и некоторые из них способны реально работать на стройплощадках. Мы рассмотрим три промышленных робота-каменщика, которые могут появиться на стройках в самом ближайшем будущем.

In-Situ Fabricator – робот-укладчик кирпича, разработанный лабораторией цифровых производственных процессов Швейцарского национального центра научных исследований (Swiss National Center of Competence in Research, NCCR), который, по мнению работавшего над его созданием Матиаса Колера (Mathias Kohler), архитектора и робототехника, является первым в мире механизмом, способным создавать нестандартные конструкции на стройплощадке. Он использует колесную платформу для передвижения по стройплощадке, лазеры – для ориентирования, и роботизированную руку – для укладки кирпичей по схеме, заданной человеком.

«Это очень перспективная тема, находящаяся на стыке многих дисциплин – от архитектуры до машиностроения», – говорит профессор Лино Гузелла (Lino Guzzella), президент Швейцарской высшей технической школы Цюриха. In-Situ Fabricator – только одна из научных разработок NCCR в области строительства. Другие проекты центра включают роботизированное производство бетона – единый процесс, включающий формование и армирование, а также исследования в области применения цифровых технологий для соединения различных материалов.

«Адриан» (Hadrian), Австралия — названный в честь римского императора, разделившего Шотландию и Англию стеной, которая стоит и по сей день, этот гигантский механизм может укладывать тысячу кирпичей в час, а это значит, что, работая непрерывно, он может построить коробку многоквартирного дома всего за два дня. Его конструкция основана на тех же принципах, что и устройство In-Situ Fabricator, но более масштабна: он оснащен 28-метровой рукой-манипулятором, движения которой автоматически корректируются 1 000 раз в секунду для компенсации неизбежных на стройплощадке вибраций. Правильность кладки «Адриан» контролирует с помощью лазерных технологий.

Создатель «Адриана», австралийский инженер Майк Пивак (Mike Pivac), сказал, что главным стимулом к разработке этого механизма, который пока находится в стадии опытного образца, стала нехватка квалифицированной рабочей силы для укладки кирпича в Австралии. «Этот механизм заполнит пустоту, которая возникла из-за сокращения числа квалифицированных каменщиков, чей средний возраст в Австралии сейчас приближается к 50 годам», – говорит он в интервью Gizmag. «(Адриан) должен привлечь в эту сферу молодых людей, поскольку робототехника считается перспективной технологией».

Команда ученых из Гарвардского университета подошла к идее строительных роботов совершенно противоположным образом – создав крошечных роботов, которые созданы по образу и подобию термитов: они выглядят, как термиты, и строят, как термиты.

Роботы TERMES сконструированы так, что они имитируют социальное поведение термитов. Пользователь выбирает требуемую конструкцию, а компьютерная программа разрабатывает набор индивидуальных инструкций для каждого робота, которые, следуя им, строят каждый свою часть конструкции независимо от других.

Создатели TERMES ставили целью полностью автоматизировать процесс строительства. Наиболее многообещающим выглядит использование этой технологии в труднодоступных для человека местах – под землей, под водой или в районах стихийных бедствий.

Фото © NCCR Digital Fabrication, ETH Zurich
Текст www.worldbuild365.com

Швейцарские ученые совершили прорыв в изучении «рака» бетона.

Швейцарские ученые смогли установить, какие структуры в этом материале вызывают «рак бетона» – медленно идущие, но разрушительные химические реакции, которые протекают при воздействии на бетонные сооружения влаги из атмосферного воздуха.

Ученые из Института Пауля Шеррера и Швейцарской лаборатории материаловедения Empa, изучили структуру кристаллов, которые вызывают «рак» бетона. Исследуя мост в Швейцарии, они обнаружили кристаллы, вызывающие разрушение бетона, строение которых ранее никем не изучалось. Это открытие может ускорить разработку средств борьбы с этим явлением.

«Рак» бетона возникает из-за химических реакций, начинающихся при контакте бетона с водой. При этом вода реагирует со щелочными металлами, входящими в состав цемента (такими как натрий и калий), и получившийся в результате щелочной раствор реагирует затем с силикатами, содержащимися в песке и гравии – втором основном ингредиенте бетона. В результате этого процесса происходит формирование кристаллов так называемого щелочного гидросиликата кальция, который, постепенно расширяясь, через несколько десятилетий раскалывает бетон изнутри.

Этот процесс называется реакцией между заполнителем и щёлочью (AAR), именно он был предметом исследований ученых. Они брали образец материала из бетонного моста в Швейцарии, простоявшего 40 лет, шлифовали его до толщины всего 0,22 мм и анализировали его с помощью рентгеновских лучей, чтобы обнаружить кристаллы щелочного гидросиликата кальция. Результаты этих исследований представляют собой прорыв в изучении «рака» бетона, поскольку предыдущие работы только выявили участвующие в нем химические реакции, а не те структуры, которые непосредственно вызывают растрескивание бетона.

По мнению ученых, проводивших эти исследования, это революционное открытие еще на один шаг приближает нас к победе над «раком» бетона. «В принципе, возможно добавление в бетон органических материалов для уменьшения скорости нарастания напряжения, – сказал Андреас Лиман (Andreas Leeman), руководитель Группы технологий бетона лаборатории Empa, которому принадлежит идея этого исследования. – Наши новые результаты могут подготовить почву для разработки новых материалов».

Текст www.worldbuild365.com