Головна Будівництво Будівельне виробництво ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ "МОНОПОР" В ЖИЛИЩНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
joomla
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ "МОНОПОР" В ЖИЛИЩНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Будівельне виробництво - Будівельне виробництво

1. Применение поризованных бетонов в сейс-мических регионах

В сейсмоопасных регионах к объектам строительства предъявляются особые требова-ния, прежде всего, в отношении конструкцион-ной надежности и долговечности несущих эле-ментов зданий и сооружений. Поэтому выбор соответствующих строительных материалов и технологий осуществляется с учетом этих спе-цифических требований.

Предпочтение отдается монолитным вари-антам исполнения фундаментов, армопоясов, ар-модисков, перекрытий, колонн и т. п. с тенденци-ей увеличения расхода арматуры и повышения марки бетонов.

Важным дополнением является снижение общей массы зданий за счет устройства ненесу-щих ограждающих стен из легких ячеистых бе-тонов (газосиликатных изделий, пеноблоков и др.)

Анализируя свой многолетний практиче-ский опыт строительства различных объектов и выполнения широкого набора общестроительных и отделочных работ на основе мелкозернистых поризованных бетонов, автор сделал предполо-жение, что этот материал, как никакой другой, подходит для малоэтажного строительства в ус-ловиях сейсмической опасности. Этот бетон как новый композиционный материал на основе ми-неральных вяжущих (цемента, гипса, извести, полимерсиликатов и др.) можно легко приготав-ливать в различных смесителях не только в ши-роком диапазоне плотностей (D_= 200 ч 2000 кг/м3), но и достаточно просто достигать необхо-димых значений других эксплуатационных пара-метров: теплопроводности, влаго - и морозостой-кости, прочности на сжатие, истираемости, мо-дуля упругости и др.

Важнейшим свойством этого материала яв-ляется пассивирующая способность к металлам (металл в существенно меньшей степени подвер-гается коррозии чем при контакте с обычными бетонами).Любые предположения, гипотезы, теорети-ческие и экспериментальные исследования тре-буют апробации в натурных условиях. Поэтому автор предпринял усилия по проверке своих тех-нологических разработок в условиях Крыма, как региона с уровнем сейсмичности до 8 – 9 баллов по шкале Рихтера.

После трехлетнего обучения рабочих и специалистов в Севастополе, Евпатории и Киеве, выполнения отдельных общестроительных работ на поставленном из России оборудовании по предлагаемым новым технологиям автор осенью 2008 года вышел на полномасштабный экспери-мент в г. Севастополе по строительству четырех-уровневого жилого дома монолитным способом (ул. Молодых Строителей, 1).

Все элементы этого дома (рис. 1): фунда-мент, армопояс, несущие наружные и перегоро-дочные стены, перекрытия, основа под полы, от-мостка исполнены из мелкозернистых поризо-ванных бетонов различной плотности и прочно-сти.

image044

Рис. 1. Четырехуровневый жилой дом из мел-козернистых поризованных бетонов различ-ной плотности и прочности (г. Севастополь)

Строительство этого опытно-эксперимен-тального объекта осуществляется под контролем и при непосредственном участии специалистов и руководителей ЗАО «КрымНИОпроект» (г. Сева-стополь), Национальной академии природо-охранного и курортного строительства (г. Сим-ферополь). Объект посещается заинтересован-ными лицами из организаций и различных ре-гионов Украины и России.


Следует перечислить основные проектно-конструкторские и технологические решения, предложенные и реализованные автором на дан-ном объекте.

Фундамент

На стройплощадке существовал незавер-шенный фундамент предполагаемого дома. Он был выполнен монолитным способом из тяжело-го бетона и простоял около десяти лет.

Обследование специалистами показало, что фундамент исполнен с целым рядом существен-ных нарушений технологии строительства и воз-водить на нем надземную часть дома просто нельзя. Вместо варианта разрушения этого фун-дамента и устройства нового с учетом всех тре-бований проектировщиков, автор предложил ва-риант (рис.2) усиления, гидроизоляции и исправ-ления геометрических размеров на основе техно-логий строительной системы "Монопор", разра-ботанных учеными и специалистами из г. Воро-нежа (Россия). Заглубив основание с учетом воз-можного промерзания грунта, засверливаясь ар-матурными стержнями в скалу и заливая мелко-зернистый поризованный бетон D_≈_1800_кг/м3 с обеих сторон существующих фундаментных стен, поставленную задачу удалось решить. За-вершило эту часть дома устройство монолитного армопояса по объемному арматурному каркасу поризованным бетоном D_≈_1600_кг/м3.

Несущие стены и перегородки

Возведение надземной части (рис. 3) стен цокольного этажа осуществлялось монолитным способом поризованным бетоном D = 1000 – 1100 кг/м3 с использованием мелкощитовой ме-таллической опалубки. Заливка выполнялась слоями высотой Н_=_0,5_м по всему периметру дома без длительных технологических перерывов (в течение одного рабочего дня), что исключает проявление дефектов от вертикальных щелей (трещин), которые обычно образуются при вер-тикальных отсечках и последующих заливках прилегающих массивов бетона.

image046

Рис. 3. Возведение несущих стен и перегородок надземной части экспериментального жилого дома



image048

Рис. 2. Усиление существующего фундамента на основе технологий строительной системы "Монопор"

Дополнительная гидроизоляция наружных стен фундамента не проводилась, так как вслед-ствие преобладания в объеме поризованного бе-тона сферических пор, то есть закрытой структу-ры, в отличие от капиллярных пор в обычных бетонах, обеспечивается достаточная гидростой-кость элемента конструкции дома, соприкасаю-щегося с грунтом. Хорошая адгезия поризованного бетона к любым материалам (металл, кирпич, дерево, бе­тон и др.) дополняется процессами диффузии и гравитации, что обеспечивает хорошее сцепление верхнего слоя заливаемой стены с нижним.

Для повышения сейсмостойкости несущих стен в соответствии с проектным решением вер­тикально устанавливалась арматурная сетка из проволоки диаметром 5 мм с ячейкой 200×200 мм. Эта сетка в соединении с арматурой колонн в углах дома и в проемах окон и дверей формиро­вала не только сейсмостойкий железобетонный каркас, но и повышала трещиностойкость моно­литного массива от действия усадочных процес­сов в бетоне (влажностная и контракционная усадка).

В проемах окон и дверей нагрузки воспри­нимались объемным арматурным каркасом (ар-мобалки). На втором и третьем уровнях дома эти элементы конструкции (над проемами) были реа­лизованы в виде единого армопояса по всему пе­риметру дома.


В перегородочных несущих стенах были исполнены каналы дымоходов и приточно-вытяжной вентиляции с использованием пласти-ковых труб требуемого сечения путем вынима-ния их из каждого заливаемого слоя стены (Н = 0,5 м). Качество поверхности в этих каналах удовлетворяет самым высоким требованиям про-ектировщиков.

Теплозащитные характеристики ограж-дающих стен дома (средняя плотность бетона D = 1000 кг/м3, толщина стены D = 0,5 м) в полной мере удовлетворяют региональные климатиче-ские условия. Поризованный бетон в диапазоне плотностей D = 900 ч 1200 кг/м3 имеет величины сопротивления теплопередаче, оптимально до-полняемые параметром теплоемкости. К тому же стены, выполненные из такого материала, осуще-ствляют влагообмен (паропроницаемость) внут-ренних помещений с окружающей средой не ху-же деревянных ("дышат") вследствие преоблада-ния закрытой структуры пор и общей однород-ности и изотропности массива бетона.

Улучшенные звукоизолирующие характе-ристики таких стен также не вызывают сомне-ний. Податливость материала к обработке топо-ром, ножовкой, шлифовальным камнем, долотом и др., способность удерживать дюбель, гвоздь не хуже древесины позволяют легко выполнять лю-бые монтажные и отделочные работы с высокой производительностью и качеством.

Поризованный бетон в диапазонах плотно-сти D = 800 ч 1600 кг/м3 с добавлением в рецеп-туру клея ПВА из расчета 300 ÷ 600 г/м3 пред-ставляет собой штукатурную смесь с хорошей адгезией к различным материалам, высоким уровнем пластичности и с длительным диффузи-онным периодом (8 ÷ 10 ч до начала схватыва-ния). Такая смесь на цементном вяжущем может использоваться для оштукатуривания как внут-ренних, так и наружных стен здания. Нанесение на поверхность может быть произведено любым из известных в строительстве способом. Смесь не сползает с вертикальной стены даже при нанесе-нии в один прием слоя толщиной до 3 см. Тре-щиностойкостью штукатурного слоя можно управлять путем затворения в смесь фибры раз-личного качества и количества.Перегородочные (ненесущие) стены

Перегородки, как правило, исполняют в диапазоне толщин D1 = 10 см (кирпич на ребро), D2 = 12,5 см (полкирпича), до D3 = 25 см (кир­пич). Такие стены не всегда удобно и порой не выгодно возводить монолитным способом. Их целесообразно выполнять из штучных строи­тельных материалов. В нашем доме перегородки выполнены из стеновых блоков (рис. 4) типораз­мера 600×300×200 мм и 600×300×100 мм. Эти блоки были произведены в построечных услови­ях в металлоформах по литьевой технологии из поризованного бетона с добавлением фибры (200 ÷ 300 г/м3) плотностью D1 = 1000 кг/м3 и D2 = 800 кг/м3.

image050

Рис. 4. Устройство ненесущих перегородок экспериментального жилого дома

Следует отметить, что заливка блоков, как и всех элементов дома, производилась в любых сезонных и погодных условиях – осенью, зимой на морозе до минус 10°С, в снег, под дождем и др. При этом не применялись специальные про-тивоморозные добавки, не осуществлялся тради-ционный уход за бетоном, а качество конструк-ций дома и штучных изделий оказывалось на требуемом уровне.

Если продолжить тему производства штуч-ных изделий в построечных условиях, то на на-шей стройплощадке в специально изготовленных металлоформах производятся колодцевые кольца из поризованного бетона. Можно также отливать


Перекрытия

При проектировании перекрытий дома ав­тор отошел от традиционных вариантов испол­нения объемного арматурного каркаса и предло­жил свое решение (рис. 5) по устройству моно­литного перекрытия в виде (сейсмо-) армодиска. Это решение представляет собой сочетание функций сетки в нижнем слое и ребер жесткости, нижний стержень которых работает совместно с сеткой в нижнем слое, а верхний стержень - в верхнем слое перекрытия.

Была использована сетка из прутка толщи­ной 5 мм с ячейкой 200×200 мм, изготовленная

image052

Рис. 5. Устройство монолитного перекрытия в виде (сейсмо-) армодиска на эксперименталь­ном жилом доме

Методом точечной сварки в заводских условиях до размера 1,5 × 3 м. Ребра жесткости были из­готовлены в построечных условиях из рифленой арматуры D = 10 мм (верхний стержень) и D = 12 мм (нижний стержень), соединенных на удале­нии (высота ребра жесткости) H1 = 120 мм стой­ками высотой H2 = 130 мм из проволоки Ø = 5 мм с шагом L = 250 мм. Общая длина этих ребер вы­полнялась в соответствии с расстоянием между осями несущих стен. В нашем доме длина таких пролетов для перекрытий составляла 6 м, 8 м и 9,6 м. В зависимости от величины пролета рас­стояние между ребрами жесткости варьируется от 30 до 60 см.

С помощью пластиковых и деревянных бо­бышек обеспечивался не только необходимый зазор между арматурой и щитами опалубки, но и формировался выпуклый свод с перепадом до 4 см между центром ребра жесткости и точкамиего опирания на несущие стены. Такое конструк-тивное решение дает эффект, аналогичный дей-ствию напрягаемой арматуры в плитах перекры-тий.

Вдоль осей, на которых будут размещены ненесущие перегородки внутренних помещений и балконов дома, были установлены двутавровые балки, которые в массиве монолитного перекры-тия выполняют функцию или защемленной бал-ки, или усиливающей балки с опиранием на две несущие стены.

Для опирания перекрытия под террасы бы-ли исполнены колонны сечением 300 × 300 мм и высотой Н = 3 м с объемным арматурным карка-сом и монолитной заливкой поризованным мел-козернистым бетоном D ≈ 1600 кг/м3 . Заливка первых пяти колонн осуществлялась в два этапа слоями по Н_=_1,5_м, а четырех последующих колонн – в один этап сразу на высоту Н = 3 м. В обоих случаях расслоение по высоте у колонн не наблюдалось, а опалубка обеспечила необходи-мую герметичность и деформационную жест-кость к распирающим нагрузкам свежезалитого бетона. Нагружались колонны заливкой моно-литного перекрытия уже через неделю после их отливки. Никаких внешних дефектов (сколов, трещин, вздутий) в массиве бетона этих колонн не наблюдалось. Скорее регистрировалась по-вышенная динамика набора прочности в верхней части колонны по сравнению с нижележащими слоями. Это происходило вследствие преобразо-вания статической нагрузки в энергию, противо-действующую формированию кристаллической структуры бетонного камня.

В соответствии с новым технологическим решением, предложенным автором, заливка мо-нолитного перекрытия производилась в три слоя (рис. 6):

– первый, высотой Н1 = 7 см, плотностью D1 = 1600 кг/м3 ;

– второй, высотой Н2 = 7 см, плотностью D2_=_750 ÷ 800_кг/м3 ;

– третий, высотой Н3 = 6 ≈ 8 см, плотно-стью D3 = 1000 кг/м3.

Таким образом, средняя удельная плотность бетонного массива перекрытия составила 1100 ÷ 1200 кг/м3, что в два раза легче, чем при заливке


Обычными бетонами. Это обеспечивает возмож-ности значительного снижения расхода арматуры при расчетах и устройстве перекрытий. К тому же перекрытие обладает улучшенными характе-ристиками по звуко - и теплоизоляции, а также сейсмостойкости.

image054

Рис. 6. Трехслойная заливка монолитного перекрытия экспериментального жилого дома

Технологичность выполнения работ по предложенному проектному решению позволяет достигать высокой производительности и качест-ва работ.

Для перекрытия, исполненного таким обра-зом, может не потребоваться оштукатуривание и выравнивание потолков, а также последующая заливка выравнивающей основы под полы.

Экономические результаты

Помимо материаловедческих и технологи-ческих показателей, которые автор продемонст-рировал на опытно-экспериментальном объекте с использованием предложенных технологий строительства, важнейшей составляющей экспе-римента было подтверждение высокого уровня экономической эффективности. Наиболее точ-ным и достаточно полным показателем следует считать достигнутый уровень себестоимости вы-полнения общестроительных работ. Затраты за-казчика-исполнителя на устройство перекрытия составили около 500 грн/м2, а в расчете на 1 м2 общей площади дома не превысили 1000_грн/м2. Эти затраты включают расходы на приобретение сырья, рабочего инструмента, зарплату бригады и частичную амортизацию закупленного технологического оборудования и оснастки для вари-анта монолитного возведения всех основных элементов дома.

Высокая экономическая эффективность строительства по авторским технологиям обу-словлена применением принципа минимизации набора элементов и длины технологической це-почки по превращению исходного сырья (це-мент, песок, вода, воздух, добавки) в готовую строительную продукцию в построечных усло-виях.

Полученные результаты подтверждают вы-воды автора, сделанные на основе многолетнего практического опыта, что себестоимость выпол-нения практически всех общестроительных работ можно уложить в диапазон от 0,5 до 1,0 от стои-мости 1 т цемента.

Сравнительный анализ этих показателей с теми, которые обеспечивают другие строитель-ные материалы и технологии возведения зданий и сооружений, автор предлагает выполнить са-мостоятельно всем, кто занимается строительст-вом и заинтересован в снижении затрат и повы-шении качества.

2. Монолитное возведение мансардных этажей

При реконструкции домов старого жилого фонда распространенным архитектурно-планировочным решением является возведение мансардных этажей. Это позволяет не только из-менить внешний вид здания, но главное – полу-чить дополнительную полезную площадь, кото-рая эффективно окупает затраты на такое строи-тельство. При новом строительстве исполнение верхнего уровня домов в виде пентхаузов или мансардных этажей вместо простых традицион-ных решений чердачной крыши также является эффективным и популярным.

Однако, применение такого варианта полу-чения дополнительных жилых или офисных площадей не всегда возможно. Проектировщи-кам приходится учитывать целый ряд ограниче-ний. Среди них не только архитектурно-планировочные, организационно-технические, экономические, но и, безусловно, технологиче-ские.


Автором предлагается проектно-технологи-ческое решение, реализованное в сентябре 2009 г. на опытно-экспериментальном объекте по ад-ресу: г. Севастополь, ул. Молодых Строителей, 1. Суть этого решения состоит в том, что мансард-ный этаж исполняется монолитным способом из легких поризованных бетонов. Тем самым обес-печиваются не только оптимальные эксплуата-ционные параметры помещений, но и стопро-центное использование полезной площади этажа. Самонесущий монолитный железобетонный кар-кас крыши требуемой конфигурации (с любым наклоном 0˚≤ β ≤ 90˚ боковых стен) не требует подпирания колоннами, откосами, несущими пе-регородками и др.

На экспериментальном доме реализована трапециевидная форма крыши (рис. 7) с проле-том между несущими стенами L = 9 м, с длиной наклонных стен B1 = B2 = 3 м под углом λ = 37°, заданном проектировщиками гелиосистемы, с шириной потолка Q = 2,5 м и протяженностью вдоль дома L1 = 12 м. Эта трапеция опирается на боковые несущие стены дома, поднятые над пе-рекрытием предыдущего этажа на высоту H_=_1,5_м, толщиной 50 см и залитых поробето-ном D = 1000 кг/м³. В верхнем слое этих несущих стен исполнен армопояс, который не только обеспечивает восприятие нагрузок от монолит-ной крыши, но и выполняет функцию по обеспе-чению сейсмостойкости конструкции в целом.

image056

Рис. 7. Самонесущий монолитный железобе­тонный каркас крыши трапециевидной формы

Монолитная заливка каркаса этого ман­сардного этажа производилась бетоном плотно­стью D = 700 кг/м³ и толщиной 6 = 30 см.

С учетом воздушной прослойки под обре-шетку и слоя черепицы, теплозащитные свойства такой крыши для жилых помещений мансардно-го этажа удовлетворяют самые высокие требова-ния жильцов и проектировщиков.

Объемный арматурный каркас (рис. 8) реализован с применением ребер жесткости по той же схеме, что и в монолитных перекрытиях этого дома. Только расстояние между арматур-ными ребрами жесткости сокращено до 30 см. В качестве дополнительных усиливающих элемен-тов уложены четыре трапециевидные сварные конструкции из двутавровых балок № 12.

image058

Рис. 8. Объемный арматурный каркас ман­сардного этажа

К тому же, сетка сечением 200×200 мм из проволоки Ø 5 мм уложена по всей площади крыши не только в нижнем слое ребер жестко­сти, но и в верхнем.

Мелкощитовая металлическая сборно-разборная опалубка специальной конструкции позволила легко и просто образовать требуемую форму мансардной крыши.

Особо следует отметить благоприятные экологические условия, которые обеспечиваются в жилых помещениях, построенных из легких поризованных бетонов монолитным способом при минимально достаточном расходе арматуры с учетом требуемой сейсмической надежности.

При этом удалось существенно сократить затраты на устройство самой крыши в сравнении с традиционными решениями и сделать пригод­ной для планировки под жилые помещения всю площадь этого уровня дома.

Реализация проектно-конструкторского и технологического решения на реальном объекте доказала не только возможности его использова­ния на новых или реконструируемых объектах, но и подтвердила его высокую экономическую эффективность.


К. К. Пушкарьова, д. т.н., професор; О. П. Бондаренко, к. т.н.; Д. С. Іонов, КНУБА; Ю. М. Дорошенко, к. т.н., професор, Націона-льний транспортний університет, Київ

Похожие статьи