Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

TOWN-PLANNING ON THE BASIS OF LOW HOUSES WITH POWER SAVING UP PREPARATION OF A MIXTURE

Kazakov Yu.N. 1
1 Saint-Petersburg State University of architecture and civil engineering
Анализ состояния производства эффективных материалов показал высокую эффективность ячеистых бетонов. Однако, их изготовление осуществляется исключительно в заводских условиях, так как основной причиной является требование нормативных документов о температуре воздуха не ниже 15°С. Данное обстоятельство вызвано особенностями формирования структуры ячеистого бетона и ограничивает область его использования, не позволяя осуществлять производство в условиях строительных площадок. В связи с этим применение ячеистого бетона в массовом жилищном строительстве сдерживается его достаточно высокой стоимостью изготовления в заводских условиях. На объектах строительства в качестве конструктивного материала часто используется газобетон только автоклавного изготовления или пенобетон заводского изготовления. Поэтому возникает проблема разработки более совершенной технологии малоэтажного жилищного строительства с применением конструкций из нетрадиционного материала – поризованного бетона (ТПБ).
Analysis of production of effective materials showed high efficiency of cellular concrete. However, their production is carried out exclusively in the factory, as the main reason is the requirement of regulations on the minimum air temperature of 15 ° C. This circumstance is caused by the peculiarities of structure formation of porous concrete, and limits the scope of its use, not allowing to proceed in terms of construction sites. In this regard, the use of porous concrete in mass housing is constrained to a fairly high cost of manufacture in the factory. On construction sites as a constructive material is often used autoclaved aerated only manufacture or prefabricated foam. This raises the problem of developing more advanced technology of low-rise housing construction using designs from non-traditional materials - porous concrete (TPB).
houses
mixes
preparation concrete
technology
town-planning
Введение

Актуальность выполненной в СПбГАСУ комплексной научно-исследовательской и проектно-производственной работы на тему: «Малоэтажные градостроительные комплексы с энергосберегающими строительными системами (опыт Санкт-Петербурга)» обусловлена необходимостью разработки новых энергосберегающих строительных систем для малоэтажных градостроительных комплексов, а также обеспечения населения жильем, изысканием новых технологий малоэтажного строительства в загородных зонах, где решающими факторами являются сокращенные сроки возведения зданий, невысокая стоимость и трудоемкость работ.

Анализ литературных источников позволил установить, что применяемые однослойные конструкции из кирпича, дерева и бетонных блоков не обеспечивают эффективность и экономичность строительства, что приводит к значительному утолщению стен и весу зданий. С другой стороны, переход на многослойные конструкции с применением пенополистирола, минеральной ваты и других теплоизоляционных материалов не всегда оправдан из-за недолговечности полимерных материалов при их длительной эксплуатации. Кроме того, их применение сдерживается недостаточной  огнестойкостью, вредным экологическим воздействием на человека и рядом других факторов [1, 2].

Цель исследования

Целью работы является разработка новых энергосберегающих строительных систем для малоэтажного жилищного строительства с применением конструкций из поризованного и термо-вакуумного бетона, обеспечивающих повышение теплозащитных свойств наружных ограждающих конструкций, стен и перекрытий и снижение стоимости строительства.

Для достижения поставленной в процессе исследования цели авторским коллективом (в составе: д-р техн. наук, профессор Казаков Ю. Н., заведующий кафедрой технологии строительного производства, д-р техн. наук, профессор Верстов В. В., д-р техн. наук, профессор кафедры технологии строительного производства Бадьин Г. М., канд. техн. наук, генеральный директор ООО «МастерСтройКомпания» Макаридзе Г. Д.) были решены следующие задачи:

  • обоснована технология приготовления и укладки монолитной поризованной бетонной смеси в построечных условиях малоэтажного жилищного строительства;
  • разработана технология применения элементов несъемной опалубки для возведения монолитных конструкций из поризованных бетонных смесей;
  • проведены теоретические исследования технико-экономической эффективности применения поризованного бетона в конструкциях стен и перекрытий;
  • разработана технология термо-вакуумной обработки монолитных бетонных перекрытий;
  • осуществлены внедрение и проверка эффективности технологических решений в условиях строительных площадок при возведении малоэтажных градостроительных комплексов.

Объектом исследования выступают малоэтажные градостроительные комплексы на всех этапах технологического цикла их возведения.

Предметом исследования является технология малоэтажного жилищного строительства с использованием новых энергосберегающих строительных систем - конструкций из поризованного (аэрированного) бетона, приготовленного в условиях строительной площадки, и термо-вакуумных перекрытий.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

  1. Обоснована технология приготовления поризованных смесей и аэрированного бетона в условиях строительной площадки на основе цемента, песка, опилок, перлита, воды и пенообразователя со средней плотностью 1150-1250 кг/м3 и прочностью при сжатии 5-8,5 МПа.
  2. Разработана технология применения поризованного монолитного бетона как конструктивно-теплоизоляционного материала для многослойных конструкций наружных стен и в конструкциях перекрытий в малоэтажном жилищном строительстве.
  3. Предложена технология применения элементов несъемной опалубки на основе унифицированных лицевых и рядовых изделий из эффективного бетона толщиной 40 мм и шириной 300 мм различной длины, позволяющая снизить транспортные и накладные расходы при строительстве.
  4. Выявлены рациональные области применения поризованного бетона в малоэтажном жилищном строительстве с учетом его несущих и ограждающих функций, прочностных и теплоизоляционных свойств.
  5. Обоснована технико-экономическая эффективность применения конструкций из поризованных смесей и аэрированного бетона, заключающаяся в снижении стоимости строительных материалов и сметной стоимости строительства, а также в повышении теплозащитных свойств наружных ограждающих конструкций.
  6. Теоретически и экспериментально доказана целесообразность комбинированной термо-вакуумной обработки бетонной смеси с целью ранней распалубки железобетонных конструкций и обоснована ускоренная внутренняя термо-вакуумная технология изготовления монолитных железобетонных перекрытий.
  7. Установлены зависимости, определяющие рациональные параметры термо-вакуумной обработки бетонной смеси в термоактивных опалубках с нагревательными устройствами в виде металлополимерных теплостойких труб, которые монтируют на арматурном каркасе перекрытий с последующим использованием этих труб как элемента напольно-потолочной системы отопления.
  8. Выявлены новые закономерности в технологии термо-вакуумных бетонов при формовании конструкций, позволяющие интенсифицировать технологические процессы и повысить качество работ.
  9. Разработан способ прогрева монолитного бетона и железобетона в термоактивных опалубках с нагревательными устройствами при совмещении процессов опалубочных и бетонных работ и практический метод расчета конструкции термоопалубки, технологических и теплотехнических параметров тепловых труб.
  10. Получены зависимости подводимой и расходуемой тепловой энергии от конструктивных размеров термоопалубки, диаметра, шага укладки тепловых труб и темпа бетонирования конструкций.

Практическая значимость работы заключается в использовании основных положений на практике в строительно-монтажных организациях и в учебном процессе высших учебных заведений Санкт-Петербурга. Результаты исследования доведены до возможности их практической реализации.

Результаты исследования

На основе результатов исследования разработан технологический регламент на возведение малоэтажных домов из сборно-монолитных конструкций с несъемной опалубкой.

Предложенные рекомендации внедрены на объектах нового жилищного строительства в ООО «МастерСтройКомпания» в Санкт-Петербурге, где были возведены малоэтажные градостроительные комплексы из кирпича с внутренним заполнением поризованным бетоном. При этом была получена экономия сметной стоимости строительства на 10-15 % по сравнению с известными сопоставимыми конструкциями. Технология работ с поризованным бетоном отличается простотой выполнения операций и экономным расходом строительных материалов. Стоимость изготовления и укладки бетона составляет 350-400 руб./м3, что в 1,5-2 раза экономичнее использования блоков газобетона заводского изготовления в п. Сертолово. Поризованный конструктивный бетон поровой структуры, изготовленный методом аэрирования, испытан и сертифицирован в центре «Акцепт» (Аттестат аккредитации испытательной лаборатории № ГОСТ Р RU. 9001. 6. 1. 0029 Госстандарт России, Минстрой России, № 00261 от 19.07.1996 г.). Результаты четырехлетних наблюдений за состоянием построенных зданий показывают, что несущие конструкции сохраняют свои эксплутационные качества, тем самым подтверждая научную обоснованность и достоверность разработанных решений [3-5].

Для оценки эффективности в качестве базисных принимаются два варианта традиционной технологии возведения наружных кирпичных стен для малоэтажных жилых домов (табл. 1).

Таблица 1. Система технико-экономических показателей вариантов технологии производства работ для устройства наружных стен жилых домов

Система

Технико-экономических показателей

Варианты

№ 1 сплошная кирпичная стена

№ 2 слоистая кирпичная стена с газобетонными блоками

№ 3 кирпичная стена с аэрированным бетоном

Толщина стены, см

77

58

81

Прочность, МПа

10

2

5

Теплопроводность, В/м°К

0,26

0,10

0,25

Объемная плотность, кг/м3

1100

400

1150

Стоимость 1 м3, руб.

1500

820

350

Морозостойкость, циклы

25

25

25

Эксплутационные расходы, руб.

приняты одинаковыми

Размеры, мм

250х120х65

600х300х250

монолитный вариант

Огнестойкость

группа негорючих строительных материалов по ГОСТ 30244

Стоимость 1 м2, руб.

1171

622

562

Использование отходов

Производства

нет

нет

есть

Вариант № 1 - сплошная кирпичная стена из эффективного пустотелого керамического кирпича, изготавливаемого в соответствии с ГОСТ 530-95 НПО «Керамика» г. Санкт-Петербурга.

Вариант № 2 - слоистая кирпичная стена с газобетонными блоками, изготавливаемыми 211 КЖБИ в п. Сертолово г. Санкт-Петербурга и кирпичом по варианту № 1.

Исходные данные вариантов приведены в табл. 1. и на рис. 1.

            а)                                                 б)                                       в)

Рис. 1. Сравниваемые варианты технологий устройства кирпичных наружных стен для малоэтажных жилых домов в условиях Санкт-Петербурга:
а - сплошная кирпичная кладка (вариант № 1); б, в - многослойные кирпичные кладки (варианты № 2 и № 3);

1 - наружный ряд кирпича; 2 - внутренний ряд кирпича; 3 - штукатурка; 4 - средний слой кирпича; 5 - газобетонные блоки; 6 - поризованный опилко-песчаный монолитный бетон.

Таким образом, разработанная (вариант № 3) технология ТПБ в 2,1 раза экономичнее существующей технологии сплошной кирпичной стены и в 1,11 раз - технологии с газобетонными блоками.


 

Рис. 2. Зависимости стоимости наружных стен различных конструкций жилых домов от их площади:

1 - слоистая кирпичная стена из поризованного кирпича НПО «Керамика» (вариант № 1);

2 - слоистая кирпичная стена с газобетонными блоками 211 КЖБИ (вариант № 2);

3 - слоистая кирпичная стена с поризованным монолитным опилко-песчаным бетоном (вариант № 3).

Выводы

  1. Разработана технология применения энергосберегающих строительных систем в малоэтажных градостроительных системах с использованием конструкций из поризованного и перлитобетона. Обоснована методика технико-экономической оценки эффективности предложенной технологии на всех стадиях производственного цикла: заводское изготовление, транспортирование, выполнение строительно-монтажных работ, эксплуатация возведенных конструкций.
  2. Анализ вариантов использования конструкций из аэрированного бетона показал их высокую технико-экономическую эффективность по сравнению с сопоставимыми современными аналогами. По сравнению с технологией сплошной кирпичной стены из поризованного керамического кирпича плотностью 1100 кг/м3 и теплопроводностью 0,26 Вт/м 0К, производства НПО «Керамика» (г. Санкт-Петербурга), эффект составляет 609 руб. на 1 м2 поверхности наружной стены. Затраты на кирпичную кладку составляют 1171 руб./м2, а на бетонную кладку - 562 руб./м2 , т.е. в 2,1 раза меньше. По сравнению с технологией кирпичной кладки с использованием газобетонных блоков плотностью 400 кг/м3 теплопроводностью 0,10 Вт/м0К производства 211 КЖБИ (п. Сертолово) эффект составляет 60 руб./м2. Затраты на газобетонную кладку составляет 622 руб./м2, что в 1,11 раз выше разработанной монолитной технологии.
  3. Исследование показало высокую эффективность и перспективность расширенного использования предложенной технологии поризованного бетона для строительно-монтажных организаций в Санкт-Петербурге при возведении малоэтажных жилых домов. Сравнительно-экономическая эффективность технологии при использовании одной смесительной установки при обслуживании одним работающим достигает 1,734 млн руб. в год, а двух установок с двумя работающими - 4,624 млн руб. в год.
  4. Выполнены внедрение разработанной технологии поризованных бетонов и проверка эффективности технологических решений в условиях строительных площадок Санкт-Петербурга при возведении малоэтажных жилых домов. Технология использована ООО «Мастер Строй Компания» при строительстве двух- и трехэтажных жилых домов в г. Пушкине и г. Павловске. Технология позволяет вести работы при отрицательной температуре (до -15 0С) с использованием противоморозных добавок и покрытием бетонируемых поверхностей теплоизоляционными матами.
  5. Предложена технология использования поризованного бетона, основанная на приготовлении смеси в специально разработанной оптимальной бетоносмесительной установке и укладке смеси, между внутренним и наружным слоем многослойной кирпичной кладки, в наружных стенах жилых домов. Предлагаемые технологические и конструктивные решения позволяют оптимально использовать конструкционные (несущие) и теплозащитные (ограждающие) свойства поризованного бетона в среднем слое стены, уменьшить количество швов и стыков и организовать технологический процесс на строительной площадке. Это обеспечивает достижение поставленной цели, снижение стоимости строительства и повышение теплозащитных свойств наружных ограждающих конструкций.
  6. Исследование технологичности применения конструкций из поризованного бетона с помощью методов экспертного оценивания показало высокий уровень технологичности разработанных решений с учетом заводской, транспортной, монтажной, эксплуатационной технологичности и технологичности модернизации и реконструкции. При этом интегральный критерий технологичности равен 0,665 , что способствует повышению общей эффективности процесса возведения малоэтажных градостроительных комплексов.

Рецензенты:

  • Бадьин Г. М., доктор технических наук, профессор кафедры технологии строительного производства ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»,  г. Санкт-Петербург.
  • Козин П. А., доктор технических наук, профессор кафедры технологии, организации строительства ВИА им. А. Ф. Можайского, г. Санкт-Петербург.