Prefabrykacja w budownictwie

1. Prefabrykacja w budownictwie z betonu a współczesne trendy

Prefabrykacja betonowa to gałąź budownictwa, która obecnie rozwija się bardzo dynamicznie.

Ma na to wpływ konieczność zapewnienia trwałości oraz bardzo dobrej jakości materiałów przy jednoczesnej oczywistej potrzebie uproszczenia i przyspieszenia realizacji inwestycji. Nie bez znaczenia  pozostaje również coraz bardziej ograniczona przestrzeń do zabudowy i narastająca degradacja środowiska z jednej strony oraz stale rosnące zapotrzebowanie na lokale mieszkalne, przemysłowe i usługowe z drugiej. Dynamiczne zmiany wymusza także szybko ewolujący rynek pracy. Koszty robocizny rosną z roku na rok, a dostępność fachowców jest coraz bardziej ograniczona. Biorąc pod uwagę rozkład kosztów inwestycji – zbliżamy się do średniej unijnej, gdzie koszty materiałowe wynoszą ledwie 30%, pozostałe 70% – to koszty pracy.

Jak zatem realizować inwestycje bez opóźnień przy obecnej sytuacji na rynku i braku wykwalifikowanych pracowników? Jak przyspieszyć prace na budowie i jak zwiększyć efektywność procesu projektowego?

Odpowiedzi na te pytania daje budownictwo oparte na prefabrykatach.

Dzięki najnowszym technologiom elementy prefabrykowane spełniają najbardziej restrykcyjne wymagania dotyczące bezpieczeństwa, a przy tym pozwalają urzeczywistnić najśmielsze wizje architekta. Takie inteligentne koncepcje zakładów i rozwiązania optymalnie dostosowane do potrzeb klientów oferuje m.in. firma Vollert GmbH, której szczegółową ofertę znajdziecie Państwo w naszej zakładce OFERTA. Vollert jest wiodącym partnerem dostarczającym know-how dla zakładów betoniarskich, firm budowlanych i deweloperów w zakresie nowoczesnej produkcji prefabrykatów betonowych.

Należy również podkreślić, że stosowanie rozwiązań prefabrykowanych podnosi walory budowli w zakresie energooszczędności, innowacyjności oraz wygody i szybkości stawiania obiektu. A są to cechy niezwykle ważne dla inwestora, ponieważ pozwalają wprowadzić oszczędność przestrzeni niezbędnej dla prowadzenia budowy i czasu. Jest to bardzo istotne w aspekcie finansowania inwestycji. Korzyści zauważy również użytkownik, bowiem wymienione cechy mają wpływ na cenę mieszkania lub lokalu, jak również na późniejsze koszty użytkowania.

2. Beton jako materiał przyszłości.

Od kilku lat beton jako materiał konstrukcyjny dominuje we współczesnej prefabrykacji, podczas gdy zastosowanie drewna i konstrukcji stalowych w skali ogólnej produkcji budowlanej można uznać za niewielkie. Wynika to z faktu, iż stal i drewno uznawane są za materiały stosunkowo drogie, podczas gdy beton ciągle jeszcze uchodzi za materiał „przystępny cenowo”, a jednocześnie bardziej plastyczny i wytwarzany w sposób przyjazny dla środowiska. Dlatego można spodziewać się, że prefabrykacja w budownictwie będzie przeżywała w najbliższych latach dynamiczny rozwój.

W aspekcie inżynierii materiałowej prognozowany jest rozwój betonów o niskim śladzie węglowym (tzw. betony zeroemisyjne), jak również betonów wykorzystujących innowacyjne spoiwa pochodzenia mineralnego (geopolimery). Będą rozwijać się betony o ultrawysokiej wytrzymałości (tzw. betony BUWW), wykorzystujące proszki reaktywne (RPC). Ciekawym rozwiązaniem są również nowoczesne betony ze stalowym mikrozbrojeniem rozproszonym (fibrobetony), niezawierające zbrojenia prętami, jak również betony zawierające zbrojenie główne niestalowe (np. pręty z włókna szklanego, bazaltu, kelvaru).

Wykorzystanie i zwiększenie udziału materiałów odpadowych i pochodzących z recycklingu w połączeniu z tradycyjnymi zaletami prefabrykacji ma szansę uczynić z prefabrykacji technologię wpisującą się w zrównoważony rozwój w budownictwie. Warto tutaj wspomnieć o roli prefabrykacji betonowej w bilansie śladu węglowego betonu i jego składników oraz podkreślić jego potencjał sekwestracji CO2. W przypadku prefabrykacji jest on dość duży, gdyż powierzchnia prefabrykatów zwykle nie jest pokryta dodatkowym materiałem.

3. Jak rozwijała się prefabrykacja w budownictwie w Polsce?

W Polsce początki prefabrykacji sięgają XIX wieku – w 1897 roku miało miejsce otwarcie istniejącego do dziś zakładu w Białych Błotach. Pierwsze dekady XX wieku oraz okres międzywojenny to rozwój prefabrykacji w zakresie infrastruktury drogowej i technicznej. W 1939 roku na terenie Polski istniało 200 wytwórni betonowych.

Czasy powojenne to dynamiczny rozwój systemów prefabrykacji, podyktowany głównie zwiększonym zapotrzebowaniem na dużą liczbę tanich mieszkań w krótkim czasie, co było skutkiem ogromnych zniszczeń wojennych w całej Europie. Trend ten dotarł również do Polski, gdzie w Warszawie już w 1955 roku wzniesiono pierwszy wielokondygnacyjny budynek mieszkalny, który zapoczątkował karierę tzw. wielkiej płyty. Ten rodzaj budownictwa sprawił, że prefabrykacja betonowa zyskała na wiele lat zabarwienie pejoratywne. W latach 1970 – 1985 wiele fabryk domów i wytwórni prefabrykatów realizowało budowy zgodnie z założeniami budownictwa wielkopłytowego, pośpiesznie, stawiając na ilość a nie na jakość. Ten negatywny obraz prefabrykacji był jednym z powodów załamania się produkcji w okresie przemian ustrojowych w Polsce. Dopiero końcówka lat 90-tych ubiegłego wieku i otwarcie Polski kapitał zagraniczny i wymianę myśli technicznej z krajami, gdzie prefabrykacja jest rozwinięta na szeroką skalę (Niemcy, Skandynawia, Benelux) spowodowały ponowne zainteresowanie tym rodzajem budownictwa.

Początkowo rynek producencki skupił się wokół obszarów związanych z budownictwem infrastrukturalnym (drogi, obiekty użyteczności publicznej). Aktualnie daje się zaobserwować wzrost popularności zastosowań prefabrykacji także w innych obszarach budownictwa – w tym mieszkaniowego. Na najbliższe lata prognozowany jest dynamiczny rozwój tego obszaru i stopniowe odchodzenie od tradycyjnych rozwiązań konstrukcyjnych na rzecz budownictwa z prefabrykatów.

Foto: NAC

4. Cechy budownictwa z prefabrykatów.

Budownictwo z prefabrykatów różni się zasadniczo od budownictwa z wykorzystaniem tradycyjnych konstrukcji i prac budowlanych.

Główne jego cechy to:

◎  znacznie krótszy czas realizacji:

Elementy budowli prefabrykowane są w halach przemysłowych w zakładach prefabrykacji, na liniach produkcyjnych, z wykorzystaniem uniwersalnych stanowisk produkcyjnych, na których wytwarzane są wszystkie elementy konstrukcyjne w stałej temperaturze otoczenia. Realizacja inwestycji nie jest zatem zależna od czynników pogodowych.

Kolejna korzyść wynika z faktu, że prefabrykowane elementy uzyskują w procesie produkcyjnym docelowe cechy techniczne (np. wytrzymałościowe). Redukuje to przerwy techniczne we wznoszeniu obiektu, związane np. z dojrzewaniem betonu w elementach konstrukcyjnych. Montaż gotowych wyprodukowanych elementów przez wyspecjalizowane ekipy oraz zastosowanie rozwiązań projektowych przyspieszających czas budowy dodatkowo skraca czas budowy.

Szacuje się, że budynki w technologii prefabrykowanej wznosi się o około 50% szybciej od tych stawianych w technologii tradycyjnej.

◎  wielkość placu budowy ograniczona do minimum:

Elementy prefabrykowane przygotowane do montażu docierają na budowę według ściśle zaplanowanych harmonogramów. Szczególne znaczenie zyskuje ograniczenie placu budowy w przypadku lokalizacji miejskich, gdzie granice placu budowy najczęściej wyznaczają budynki sąsiadujące. Budowa nie oddziałuje na otoczenie, a dodatkowo nie pojawia się problem ograniczonej przestrzeni, której brak bywa uciążliwy przy magazynowaniu materiałów przeznaczonych na budowę czy przy ograniczonych możliwościach poruszania się samochodów dostawczych.

Zaletą budownictwa prefabrykowanego jest również fakt, że nie generuje odpadów w takich ilościach jak budownictwo tradycyjne, charakteryzuje się niską emisyjnością hałasu, a dodatkowo nie zakłóca funkcjonowania otoczenia.

◎  modularyzacja i uniwersalność konstrukcji:

Rozumiana jako stosowanie w projekcie powtarzalnych elementów budowlanych i możliwość ich przemysłowej produkcji. Rezultatem jest możliwość obniżenia kosztów inwestycji.

Dodatkowo autonomiczność poszczególnych modułów konstrukcji stwarza możliwość ich montażu / demontażu bez naruszania pozostałych elementów.

Skala zastosowań jest przy tym praktycznie nieograniczona. Z prefabrykatów stawia się domy, biurowce, hotele, akademiki, sanatoria, szpitale i wiele innych. Ilość i rozmiar modułów dostosowuje się do indywidualnych potrzeb.

Dodatkowym atutem jest łatwa możliwość rozbudowy. Budynki modułowe łatwo można powiększyć rozbudowując gotowy obiekt o dodatkowe kondygnacje lub pomieszczenia.

◎  wysoka jakość wyrobów oraz zapas bezpieczeństwa i trwałości:

Moduły stosowane do wznoszenia konstrukcji produkuje się w ściśle określonych i powtarzalnych warunkach. Przekroje poszczególnych elementów dobiera się na podstawie dokładnych wyliczeń statycznych. To sprawia, że prefabrykowane budowle stanowią inwestycję na lata.

Dodatkowo w zakresie konstrukcji prefabrykowanych przemysł budowlany zwraca szczególną uwagę na zgodność wyrobów z obowiązującymi normami oraz systemami zapewnienia jakości. Produkcja elementów prefabrykowanych na etapie przygotowania, wykonywania i odbioru podlega ścisłej kontroli, co minimalizuje możliwość pomyłki. Przekłada się to na niezmienną wysoką jakość wyrobów.

Stosowanie materiałów wysokiej jakości połączone z reżimem technologicznym nadają produktom podwyższone cechy eksploatacyjne. Pozwala to na uzyskanie dodatkowego zapasu bezpieczeństwa i trwałości, które zwykle znacznie przewyższają poziomy wymagane przepisami i normami projektowania.

◎  właściwości betonu jako materiału budowlanego – atuty ekonomiczne:

Przy zastosowaniu elementów prefabrykowanych poprawie ulegają również cechy użytkowe budynków: użytkownicy doceniają przede wszystkim ich trwałość oraz bezpieczeństwo, w tym najwyższy poziom bezpieczeństwa przeciwpożarowego.

Prefabrykowane konstrukcje żelbetowe stanowią znakomitą ochronę życia, zdrowia i mienia użytkowników i mają wpisaną w standardzie ognioodporność równą godzinnej odporności ogniowej R60. Beton to także doskonała masa termiczna, która stanowi klucz do energooszczędności budynków: użycie betonu pozwala na 15-procentowe niższe zużycie energii na ogrzewanie zimą i do 6 °C niższą temperaturę latem. Beton jest przyjazny dla środowiska m.in. dzięki niższym emisjom z utrzymania oraz 100-procentowemu recyklingowi. Zapewnia także wyjątkową izolację akustyczną i wysoką jakość powietrza w budynku.

Domy z betonu prefabrykowanego stwarzają zdrowsze warunki do życia, a biorąc pod uwagę dodatkowe atuty, czyli dużo krótszy czas budowy oraz mniejsze oddziaływanie na otoczenie placu budowy stanowią coraz częściej wybieraną alternatywę dla budownictwa tradycyjnego.

◎   bezpieczeństwo budowy:

Budynki stawiane w technologii prefabrykowanej mogą dodatkowo poszczycić się wysokim poziomem bezpieczeństwa konstrukcji poddanej przeciążeniom wynikającym ze zdarzeń pogodowych (nawałnice, obfite opady śniegu), losowych (wstrząsy sejsmiczne) lub wynikających z błędnego użytkowania.

Dodatkowo projektując konstrukcję dachową na zwiększone wartości obciążenia zalegającym śniegiem, można pozbyć się problemów i kosztów związanych z odśnieżaniem dachów. Obniża to znacznie koszty eksploatacji, szczególnie w rejonach, gdzie opady w miesiącach zimowych są obfite.

Biorąc pod uwagę aspekty techniczno – logistyczne – nie można pominąć liczby pracowników realizujących projekty w technologii prefabrykowanej, która ograniczona jest do niezbędnego minimum. Nie ma potrzeby korzystania z pracowników tymczasowych czy podwykonawców, którzy wymagaliby dodatkowego przeszkolenia w zakresie bezpieczeństwa i higieny pracy, i których kwalifikacje często odbiegają od deklarowanych.

Tym samym budowa jest bezpiecznym miejscem pracy, gdzie każda czynność realizowana jest według ściśle określonego harmonogramu prac i gdzie nie ma miejsca na przypadkowość.

5. Podsumowanie.

Biorąc pod uwagę skalę zastosowań konstrukcji prefabrykowanych w budownictwie śmiało można stwierdzić, że jest to technologia, której popularność z roku na rok będzie rosła. Boom inwestycyjny w ostatnich latach w obszarze infrastruktury drogowej i publicznej skutecznie przyczynia się do wzrostu popularności rozwiązań opartych na tej technice wznoszenia obiektów również w innych obszarach budownictwa.

Na podstawie analizy rynku budowlanego w Polsce eksperci szacują zbliżający się ponowny wzrost w obszarze budownictwa mieszkaniowego wielorodzinnego i obiektów infrastruktury publicznej.

W przewidywaniach tych analitycy wskazują na:

◎ Szybkość wznoszenia obiektów z prefabrykatów (przewaga montażu nad pracami mokrymi na budowie)

◎ Możliwość optymalizacji jakości i zapotrzebowania materiałowego oraz energochłonności wytwarzania w warunkach powtarzalnej, certyfikowanej produkcji fabrycznej (przewaga w stosunku do technologii tradycyjnych podlegających np. zdarzeniom losowym);

◎  Uniezależnienie prowadzenia robót budowlanych od warunków pogodowych;

◎  Eliminację „słabych stron” prefabrykacji sprzed lat poprzez implementację nowoczesnych trwałych złączy oraz elastycznych systemów biorących pod uwagę wysokie wymagania estetyczne (rozwiązania hybrydowe);

◎  Możliwość kształtowania brył budynku o zróżnicowanym charakterze i programie funkcjonalnym;

◎  Rosnącą popularność trendów związanych z dążeniem do zwiększenia efektywności energetycznej i ograniczenia emisji gazów cieplarnianych oraz wprowadzanych zmian w prawie w tych obszarach;

◎ Uproszczony proces wznoszenia obiektu i montażu instalacji, dzięki czemu skróceniu ulega czas realizacji inwestycji i maleje udział kosztów przy jednoczesnym zapewnieniu szczególnie wysokiej jakości wznoszonych budynków.

Powyższa argumentacja pozwala przypuszczać, że technologia prefabrykacji na polskim rynku budowlanym wkrótce będzie miała się bardzo dobrze. Uwzględniając  również aspekt ekologiczny oraz rosnącą popularność tzw. zielonego budownictwa podzielamy ten pogląd mając nadzieję, że przewidywania ekspertów ziszczą się w niedalekiej przyszłości.