|
|
|
|
Песчаный бетон в малоэтажном жилищном строительстве Проблема жилищного строительства в России, до сих пор достаточно острая, привлекает к себе внимание всех специалистов строительной отрасли, предприятий и организаций разной формы собственности, а также зарубежных фирм и банковских структур. Приоритетными направлениями развития этой отрасли в нынешних условиях стали снижение этажности зданий, разработка новых экономичных строительных систем и конструкций, технологий их изготовления и монтажа. Мировая практика строительства малоэтажных зданий предполагает использование мелкоштучных неармированных изделий в качестве базового элемента. Архитектурно- планировочные решения Термин «малоэтажное жилище» ассоциируется обычно с коттеджем или усадебной застройкой. Однако и традиции дореволюционного городского строительства в России, и опыт стран с непрерывным развитием отрасли демонстрируют гигантский набор архитектурно-градостроительных решений. Понятие малоэтажного городского жилища получает сегодня расширенное толкование, охватывающее целый ряд традиционных типов застройки и их новых разновидностей. К последним относятся как дома, состоящие из односемейных жилых единиц, так и здания квартирного типа, включающие секционные и комбинированные системы (галерейно-блокированные, секционно-блокированные) для высокоплотной застройки урбанизированных территорий. Часто одноквартирный дом строится силами будущих жильцов, поэтому наибольший интерес представляют проекты, позволяющие осуществлять строительство поэтапно в соответствии с ростом семьи либо финансовых возможностей. При возведении блокированных зданий сохраняются основные преимущества односемейного дома: обособленный вход в квартиру с улицы, наличие приквартирного участка. В то же время они обеспечивают более эффективное использование городской территории. По данным ЦНИИЭПжилища, строительство блокированных жилых домов с числом блок-квартир от 4 до 10 позволяет снизить строительную стоимость квартиры по сравнению с отдельно стоящим домом на 2025%. Одновременно уменьшаются затраты на отопление (на 3540%), прокладку инженерных сетей и благоустройство территории (на 4045%). Малоэтажные секционные дома наиболее приемлемы для строительства в городских условиях, при этом квартира нижних этажей может иметь несколько уровней, а верхних завершаться мансардой. Дома комбинированной планировочной структуры отличает сочетание высокого уровня комфорта, свойственного индивидуальному жилищу, с экономичностью многоквартирного дома. Несмотря на разнообразие типов и форм малоэтажные здания обладают одним общим качеством наиболее приближенной к «дачной» организацией жилища. Приквартирный участок или большая озелененная терраса в нескольких метрах над землей возвращают горожанам контакт с природой, а изолированность квартир обеспечивает полноценный отдых. Современные тенденции в мировом и отечественном городском жилищном строительстве дают основание считать, что малоэтажная застройка в ближайшее время станет главной и в России. Поэтому разработка концепции такого строительства, конструкций и технологий для производства стройматериалов, а также системы организации производства является сегодня приоритетной задачей отрасли. Система строительства малоэтажных домов «Термоблок» В период 19881990 гг. объемы малоэтажного, в первую очередь, индивидуального строительства, постепенно увеличивались с 5,2 до 6 млн м2. В 1991 г. они сократились до 5,4 млн м2 и затем примерно до 1998 г. оставались на одном уровне. Снижение темпов роста индивидуального жилищного строительства было связано как с общим повышением стоимости жизни, так и с резким удорожанием материалов, транспортных услуг и строительно-монтажных работ. Стоимость стройматериалов с 1988 г. выросла в среднем в 120 раз, а по целому ряду продукции в 400 и более раз. Начиная с 1998 г. происходит стабильный рост объемов малоэтажного строительства на 35% в год. Дальнейшее развитие отрасли на современном этапе выдвинуло задачу разработки систем строительства, ориентированных на разные категории потребителей. При этом следует учитывать: особенности инвестиционной политики, определяющие необходимость децентрализации, снижения абсолютной величины и сроков окупаемости капитальных вложений, минимизации инвестиционного цикла; изменение структуры потребления сырья, обусловленное резким удорожанием энергоемких и дальнепривозных материалов (цемент, пористые и твердые заполнители); ограниченность инфраструктуры строительного комплекса во многих регионах России, которая приводит к необходимости проведения как механизированного, так и полностью ручного монтажа зданий; изменение нормативных документов и, в первую очередь, резкое ужесточение требований к ограждающим конструкциям. Поскольку в формировании жилищного фонда все большую роль будут играть личные средства граждан, важнейшей задачей является стабилизация и снижение стоимости жилья. Ее решение связано прежде всего с соответствующими изменениями стоимости строительных материалов и изделий, а также обеспечением возможности выполнения основного объема строительно-монтажных работ силами самих застройщиков. Формирование базы стройиндустрии для малоэтажного домостроения происходит в основном благодаря структурной перестройке действующих предприятий промышленности строительных материалов. Меньший удельный вес в общем балансе выпуска продукции составляют новые производства, созданные предпринимательскими структурами и частными лицами на автономных промышленных площадках. Значительные объемы малоэтажного строительства приходятся на долю сборных бетонных и железобетонных конструкций. До настоящего времени основой индивидуального жилищного строительства остается промышленность крупнопанельного домостроения и сборного железобетона. Поэтому дальнейшее развитие производства изделий для малоэтажного домостроения непосредственно связано с ее структурной перестройкой. Сегодня этот процесс осуществляется по большей части за счет преимущественного выпуска неармированных бетонных изделий малого и среднего размеров. Такая продукция частично компенсирует сформировавшийся дефицит штучных, в первую очередь, стеновых материалов с требуемыми теплозащитными свойствами. Для строительства малоэтажных жилых домов из мелкозернистого бетона научно-производственный центр «Стройтех» (г. Москва) разработал систему «Термоблок». Ее отличительными особенностями являются: использование в качестве единственного заполнителя для бетона наиболее дешевого местного материала строительного песка или заменяющих его промышленных отходов; реализация широкого спектра архитектурно-планировочных решений, в т. ч. поэтапного строительства жилья несколькими поколениями; унифицированная номенклатура сборных элементов, которая включает свыше 80% (по объему комплектуемого здания) дешевых штучных неармированных изделий и обеспечивает возможность применения как механизированного, так и ручного монтажа; дополнение комплекта элементами благоустройства территории и архитектурной отделки зданий; использование вибропрессования в качестве базовой технологии для производства всей номенклатуры мелкоштучных изделий; возможность организации выпуска полной номенклатуры изделий в условиях малых производств, характеризующихся низкой капиталоемкостью и быстрой в течении 612 месяцев окупаемостью. Номенклатура бетонных изделий Технология вибропрессования предусматривает возможность изготовления изделий без форм с использованием рядовых карьерных (речных) песков, не подвергая их предварительной обработке: мойке, фракционированию, сушке. Пригодны для этого и мелкие пески, которые обычно не применяются в производстве бетона. Номенклатура бетонных изделий, изготавливаемых методом вибропрессования, включает фундаментные блоки и подушки, блоки перекрытий, перегородок, внутренних и наружных стен (термоблоки), черепицу, а также изделия для благоустройства и отделки: детали оград, тротуарную плитку, газонный бордюр, отделочные плиты и блоки. Входят в нее и армированные изделия, выпускаемые по традиционной технологии с уплотнением цементно-песчаных смесей на виброплощадке: плиты перекрытий, перемычки, L- и -образные балки перекрытий для ручного монтажа зданий, ступени (см. табл. 1). При производстве изделий используют песчаные бетоны с разной степенью поризации, в т. ч.: особо плотные вибропрессованные для изготовления черепицы, элементов благоустройства и отделки, оболочки термоблока; вибропрессованные из тощих смесей с воздухововлечением до 8% для блоков внутренних стен, перегородок и перекрытий; умеренно жесткие смеси, формуемые на виброплощадке без пригруза, для балок, панелей перекрытий, перемычек, ступеней; минерализованная пена, включающая до 95% вовлеченного воздуха, плитный утеплитель и заполнение термоблока. Единственным заполнителем в песчаном бетоне служит песок наиболее дешевый и повсеместно распространенный строительный материал. В большинстве регионов России песок франко-завод* в 23 раза дешевле щебня твердых пород и в 510 раз керамзитового гравия. Необходимость обеспечения теплозащитных свойств ограждающих конструкций не позволяла ранее изготавливать стеновые блоки из песчаного бетона, т. к. этот материал обладает низкими теплозащитными характеристиками. Применение керамзитобетона, полистиролбетона и других бетонов на легком заполнителе привело бы к значительному удорожанию изделий и усложнению технологического процесса. Пришлось бы устраивать дополнительные склады и тракты подачи, транспортировать дорогостоящие заполнители из других районов и т. д. Таким образом, основной задачей в области изготовления конструкций для малоэтажного строительства стала разработка материала из песчаного бетона, отвечающего требованиям как по несущей способности, так и по теплотехнике. Ее особая актуальность связана с тем, что стеновые материалы составляют до 70% общего объема бетонных изделий, используемых при возведении зданий. Для реализации предлагаемой системы строительства разработан ряд новых технических решений. Одним из них является стеновой блок из песчаного бетона термоблок (патент РФ № 2030527), давший название всей системе. Это изделие со стандартными размерами 390і190і188 мм содержит оболочку из высокопрочного плотного песчаного бетона и заполнитель из минерализованной цементом технической пены (МП) плотностью 150200 кг/м3 (рис. 1, a). Оболочка изготавливается методом вибропрессования на серийном отечественном оборудовании, используемом для изготовления блоков СКЦ. Вибропрессы «Виброформ-1» (базовый вариант агрегатов) позволяют одновременно изготавливать пять оболочек, которые на следующем технологическом посту «по сырому» заполняются МП и после пакетирования направляются в камеру тепловлажностной обработки. В результате получаются изделия объемом примерно 14 л и массой всего 13,2 кг. (Для сравнения: аналогичный по размерам щелевой блок СКЦ-1 из песчаного бетона весит 27 кг.) Несущие функции в термоблоке выполняет оболочка из песчаного бетона, а теплозащитные минерализованная пена. Использование МП в качестве заполнителя дает возможность исключить применение других базовых материалов, помимо цемента и песка. Разделение функций в блоке позволяет увеличивать его несущую способность повышением марки бетона оболочки: расчеты 9-этажных домов из термоблоков выполнены для бетона марки М400. Кроме того, это дает возможность улучшить его теплотехнические характеристики, используя более легкие по сравнению с МП заполнители, например, пеногипс плотностью 3050 кг/м3. Но и в предложенном варианте конструкции из термоблоков обладают высокими теплозащитными свойствами. По этому показателю блочная стена толщиной 38 см равноценна 142-сантиметровой кирпичной кладке, или 95 см керамзитобетона, и удовлетворяет теплотехническим требованиям нормативов при температуре наружного воздуха -48 °С. Разработана конструкция стен, содержащая только ложковые ряды, что обеспечивается наличием пазов на нелицевой грани термоблока. При сборке в кладку с перевязкой на полблока пазы в соседних рядах оказываются друг против друга. Это позволяет для соединения рядов использовать П-образные элементы из арматурной проволоки, легко погружаемые в МП (рис. 1, b). Надежную перевязку кладки обеспечивают арматурные элементы, установленные через два ряда в третьем. Предлагаемая технология предоставляет следующие уникальные возможности отделки материала: практически без капиталовложений, только за счет изменения формы матрицы, можно получать блоки с криволинейным и ломаным очертаниями передней грани, а также рельефные; использование пигментов дает возможность изготавливать цветные блоки, а применение цветного коллоидно-цементного клея, включенное в технологический цикл, окрашивать их наружную грань; при изготовлении спаренных блоков с последующим их раскалыванием возможно получение «колотой» фактуры лицевой грани блока, практически неотличимой от натурального гранита или известняка (разработаны соответствующие технология и оборудование). Конструкция блока позволяет реализовать кладку на клеевых составах со спрятанными швами (см. рис. 1, c), причем для скрытия горизонтального шва существует специальная модификация изделия. В странах с жарким климатом предлагается использовать вариант термоблока, не имеющий мостиков холода при однорядной кладке. Специалисты центра также разработали технологию и оборудование для изготовления и разливки минерализованной пены. Последнее включает генератор МП и устройство автоматической заливки дозированных порций материала одновременно в пять оболочек, полученных после завершения цикла формования. Приготовление суспензии (цемент + вода) и насыщение ее пеной под давлением происходит в едином цикле. В результате образуется однородная, устойчивая к оседанию композиция, включающая до 95% воздуха и легко поддающаяся разливке. Применение пены позволяет реализовать надежное сцепление заполнителя с оболочкой, которая тоже содержит цемент в качестве вяжущего. В табл. 2 приведены характеристики компонентов, используемых при изготовлении термоблоков, а в табл. 3 на с. 7 сравнительная стоимость разных стеновых материалов при толщине стен, обеспечивающей требуемую нормами теплозащиту. Завершает номенклатуру изделий, входящих в комплект «на дом», цементно-песчаная черепица, на долю которой в практике европейского строительства приходится 2/3 общего объема выпуска кровельных покрытий. За рубежом ее производят по пресс-прокатной технологии: черепица формуется на непрерывно движущейся ленте из литых поддонов. Таким способом формируют ее нижнюю поверхность. Верхняя грань профилируется и уплотняется роликом, под которым перемещают поддон с дозированной порцией смеси. При внедрении такой технологии отечественные производители сталкиваются с рядом трудностей. Они связаны в основном с необходимостью изготавливать поддоны из дорогих сплавов на основе алюминия точного литья и высокими требованиями к стабильности характеристик сырья для обеспечения устойчивости технологического процесса. В зарубежной практике для производства черепицы используют чистоклинкерные цементы, сухие, мытые, фракционированные пески, отсутствие которых в России делает сомнительной возможность массового применения пресс-прокатной технологии без предварительной подготовки заполнителей. Гораздо менее критично к качеству заполнителей вибропрессование. Российские предприятия накопили большой опыт его применения в производстве тротуарных плиток из песчаного бетона. Эти изделия близки по габаритам к черепице, а по морозостойкости значительно превосходят ее. При изготовлении плитки используются не подвергавшиеся переработке пески с изменяющейся от партии к партии гранулометрией, загрязненностью, а также суточными вариациями влажности. Методика вибропрессования черепицы дает возможность получить изделие, конструкция которого соответствует воспринимаемым нагрузкам, что уменьшает его материалоемкость. Разработаны две новые конструктивные формы черепицы для формования на плоском поддоне, существенно снижающие капиталовложения в ее производство и себестоимость изделий. Плосковолнистая черепица (а. с. 17228428) представляет собой пластину с выступами и впадинами на лицевой поверхности (см. рис. 2, а), которые образуют после сборки в кровельное покрытие непрерывные волны. Ее особенностью является стыковое соединение изделий в продольном направлении, образованное по схеме «врубка». Лотковая черепица трапецеидальной формы позволяет создать схему, обеспечивающую водонепроницаемость поперечного стыка (см. рис. 2, b). Соотношение размеров подобрано таким образом, что в перевернутом состоянии изделие накрывает два соседних ряда, обеспечивает водонепроницаемость и продольного стыка (см. рис. 2, с ). К обрешетке черепица крепится гвоздями через два отверстия на плоской части изделия, которая при укладке перекрывается следующим рядом. Использование технологии вибропрессования и новая конструктивная форма черепицы дают возможность: избежать необходимости переработки песков (мойки, фракционирования, сушки); осуществить формование на плоском поддоне; получить изделие, конструктивная форма которого соответствует воспринимаемым воздействиям и, следовательно, снизить его материалоемкость; упростить технологический процесс за счет отказа от ряда механизмов; использовать цементно-песчаные смеси большей жесткости, уменьшив расход цемента; получить готовое изделие за одну рабочую операцию; снизить вес кровельного покрытия. Все это, несмотря на меньшую производительность вибропрессования по сравнению с пресс-прокатом, обеспечивает снижение себестоимости изделий не менее чем на 20%. В табл. 4 приведены сравнительные технические характеристики разных видов черепицы, выпускаемых ведущими зарубежными фирмами и НПЦ «Стройтех». Для ее производства создан специальный вибропресс, в котором: размещение смеси в матрице повторяет форму изделия (патент РФ № 2017604); вибрационные воздействия прикладываются только от пуансона; давление виброформования снижено; дозирующее устройство отделено от формующего; применена система формования горячим пуансоном. Последняя позволяет расширить диапазон удобоукладываемости смесей, что значительно упрощает контроль качества исходных материалов и технологический процесс. При этом можно отказаться от термообработки черепицы, ограничившись ее выдержкой в течение суток в отапливаемом помещении. Бетоносмесительное оборудование Строительство мини-завода по производству всей номенклатуры конструкций предполагает ориентацию на дешевое отечественное вибропрессовое оборудование. Это касается и бетоносмесительного узла (БСУ). Как известно, российские производители серийного оборудования для приготовления жестких бетонных смесей выпускают в основном бетономешалки принудительного перемешивания. Такие смесители с вертикально расположенным валом и жестко прикрепленными к нему лопастями могут перерабатывать крупнозернистые бетонные смеси с осадкой конуса до 5 см. При изготовлении изделий из мелкозернистых (песчаных) бетонов методами интенсивного уплотнения, в т. ч. вибропрессованием, используются особо жесткие смеси. Однако качество их перемешивания на таком оборудовании неудовлетворительно, в первую очередь, из-за низкой однородности. Действительно, процессу смешивания крупнозернистых материалов способствует крупный заполнитель, который вовлекает в движение прилегающие слои раствора. В мелкозернистых смесях подобного не происходит: перемешивание идет в макрообъемах, и с увеличением жесткости недостаток только усугубляется. В зарубежной практике для приготовления подобных смесей применяют так называемые активаторыагрегаты, перемешивающие бетонную смесь в микрообъемах. Эти высокооборотные смесители размещают на лопастях либо на корпусе бетономешалки таким образом, что их воздействию последовательно подвергается весь объем замеса. Повышение гомогенности смеси существенно до 10% увеличивает прочность бетона. Однако у российских предприятий нет опыта серийного изготовления таких агрегатов. Поэтому для получения сходного конечного результата целесообразнее использовать другую схему перемешивания. Ее реализация основана на применении устройств, осуществляющих эту операцию во встречных потоках: струйных, противоточных, турбулентных, двухвальных. Самыми распространенными серийно выпускаемыми смесителями являются двухвальные, которыми и рекомендуется комплектовать бетоносмесительные узлы мини-заводов. Небольшие конструктивные изменения и технологические приемы позволяют улучшить качество перемешивания. Так, одной из основных причин снижения однородности бетонной смеси является применяемая в отечественной практике разовая либо струйная подача воды в смеситель. Установлено, что даже при одинаковых показателях начальной прочности бетонных кубов, изготовленных из проб, взятых из разных мест в бетономешалке, перемешивание внутри микрообъемов недостаточное. В бетоне конгломератном материале это всегда приводит к снижению прочности. Подача воды под давлением в процессе перемешивания из многих точек, расположенных по периметру смесителя, и увеличение времени подачи позволяют равномерно вводить в воду бетонную смесь. Широко известным технологическим приемом, используемым при приготовлении жестких бетонных смесей, является сухое перемешивание заполнителей и цемента. Подобный способ хотя и удлиняет общий цикл, зато способствует увеличению однородности бетона. В немалой степени это обусловлено особенностями перемешивания, позволяющими частично очистить поверхности заполнителя от пленок и прослоек пылеватых и глинистых примесей, которые препятствуют надежному сцеплению цементного камня с заполнителем. После очистки такие примеси, равномерно смешиваясь с остальными компонентами, из вредных становятся полезными в качестве слабого пластификатора. Предлагаются разные схемы введения ингредиентов смеси в бетономешалку, выбор которых существенно зависит от характеристик смесителя, жесткости бетонной смеси, вида заполнителей и цемента. Поэтому при проведении пусконаладочных работ на бетоносмесительных комплексах следует оценить влияние этих параметров на гомогенность смесей и время перемешивания. Найденную оптимальную последовательность засыпки ингредиентов включают в алгоритм работы линии. При отсутствии необходимых исследований либо невозможности их проведения целесообразно принять следующую очередность подачи при непрерывном перемешивании: крупный, затем мелкий заполнитель, далее цемент и вода с химическими добавками. Чрезвычайно важным этапом качественной работы бетоносмесительного комплекса является подготовка заполнителей. За рубежом этому процессу уделяется самое серьезное внимание: технология предусматривает использование только мытых, сухих, фракционированных материалов. Для каждой марки бетона и удобоукладываемости смеси применяется индивидуальный набор заполнителей. БСУ обычно включает 56 бункеров для заполнителей и систему автоматизированной дозировки отдельных фракций, что позволяет изготавливать качественные бетонные смеси. В отечественной практике подготовка заполнителей обычно не проводится. Правда, сама технология производства щебня (дробление, отсев, повторное дробление и т. п.) дает возможность получать чистый фракционированный (23 фракции) заполнитель. Однако песок, как правило, используется речной или карьерный, не подвергавшийся переработке. За некачественные заполнители приходится платить дважды: за случайную гранулометрию, наличие грязи и нестабильность технологического процесса, вызванную изменением грансостава и загрязненностью заполнителей от замеса к замесу. Исследования отечественных и зарубежных ученых показали, что «плата» составляет от 10 до 20% расхода цемента, причем верхняя граница относится к получающим все более широкое распространение жестким мелкозернистым смесям. Таким образом, без дополнительной дорогостоящей подготовки заполнителей даже на самом лучшем бетоносмесительном комплексе с импортным смесителем-активатором не удается достичь качества бетона, получаемого на подготовленных материалах. Как правило, подобную подготовку должны выполнять поставщики сырья. Однако можно добиться улучшения качества заполнителей и без значительных капитальных вложений. Для этого следует: хранить материалы в крытых складах; при складских операциях предотвратить возможность попадания крупного заполнителя в мелкий и наоборот; обеспечить систематическое перемешивание материалов на складе для стабилизации их гранулометрического состава; разместить (желательно перед бетономешалкой) пескосеялку, исключающую попадание в смеситель вместе с песком камней, мусора, комовой глины и органических примесей; в случае поставки песка из двух месторождений установить дополнительный бункер, тракт подачи и производить дозирование песка из двух бункеров для получения оптимальной гранулометрии; при использовании сильно загрязненных песков или песков с большим количеством «паразитной» фракции включить в технологический процесс мойки песка, что позволит избавиться от пылевидных частиц и частично от этой фракции. Реализация приведенных выше рекомендаций по работе БСУ требует исключить влияние человеческого фактора, одновременно обеспечив обратную связь возможность корректировки технологического процесса без остановки оборудования. Все это возложено на автоматическую систему управления приготовлением бетонной смеси. Она позволяет регистрировать ход и результаты технологического процесса, включать в алгоритм управления оптимальные схемы загрузки бетоносмесителя, немедленно корректировать состав в зависимости от влажности заполнителей и т. п. Алгоритм управления построен так, что выполнение производственного задания начинается с ввода заявки. Далее оператор только контролирует выводимую на терминал динамику технологического процесса, имея возможность вмешаться на любой его фазе как по собственной инициативе, так и по запросу компьютера при обнаружении отказов. Рассмотренный подход при относительно небольших затратах позволяет сблизить качество бетонных смесей, получаемых на отечественных и лучших зарубежных бетоносмесительных комплексах. Мини-завод для производства бетонных изделий Перечень технических разработок «НПЦ Стройтех» включает: комплект оборудования для приготовления и разливки МП в оболочки термоблоков и изготовления утеплителя мощностью 10 тыс. м3/год; комплект оборудования для участка по производству черепицы, в т. ч. вибропресс ВПЧ-2 мощностью 30 тыс. м2 изделий в год; нестандартизированное оборудование участка железобетонных изделий мощностью 4 тыс. м3/год. Совместно с ранее созданным и широко опробованным вибропрессующим, транспортно-пакетирующим *Франко-завод условие поставки товаров, иногда называемое также «с завода» и означающее «с предприятия, рудника и т. п.» с доставкой.
|
|
|
Send mail to evg-khoshev@yandex.ru with
questions or comments about this web site.
|