Требования к современным строительным технологиям

27 июля, 2015



В настоящее время на строительном рынке России предлагается ряд индустриальных строительных систем, претендующих на лидерство в жилищном строительстве. Большинство из них относятся к сложным строительным конструкциям, которые требуют грамотного и профессионального подхода при их проектировании, монтаже и эксплуатации. Выбор той или иной строительной системы представляет достаточно сложную задачу.

Сегодня нет единой методики оценки технико-экономической эффективности существующих или проектируемых стеновых ограждений. Выбор оптимальной конструкции стены должен основываться на требованиях нормативных документов по прочностным характеристикам и теплозащите, долговечности и экономической эффективности. В некоторых случаях, например при оценке архитектурных качеств, возможны только экспертные оценки.Современные конструкции наружных стен следует рассматривать с точки зрения комплекса потребительских свойств, которые должны обеспечить зданию:

  • Капитальность (несущая способность, долговечность, энергоэффективность, пожарная безопасность);
  • Экономичность (технологичность возведения, минимальная материалоемкость и стоимость, ремонтопригодность);
  • Архитектурно-эстетическую выразительность;
  • Высокий уровень обитаемости (комфортный микроклимат, санитарно гигиенические характеристики, удобство эксплуатации).

Строительные системы, пришедшие к нам в последние годы с Запада, лишь частично решают большинство задач, предъявляемых к современным конструкциям стен для средней полосы России. Однако наша страна богаче и географически, и климатически.

Если попытаться конкретизировать потребительские свойства универсальной ограждающей стеновой конструкции малоэтажного жилого здания для постоянного проживания в условиях России, то их можно представить следующим образом:

  • Несущая способность должна обеспечивать строительство зданий любой этажности, с обеспечением необходимой сейсмостойкости конструкции;
  • Теплозащитные свойства конструкции должны обеспечивать необходимое (достаточное) приведенное термическое сопротивление стены, стены должны иметь высокую тепловую инерцию;
  • Предел огнестойкости стеновой конструкции должен быть не менее 30 мин.
  • Наружный слой стеновой конструкции должен быть пригоден для любых видов декоративной отделки, включая навесные фасады;
  • Конструкции стен должны позволять возводить их с минимальным привлечением тяжелых строительных механизмов (подъемных кранов, бетононасосов) рабочими средней квалификации с максимальным сокращением мокрых процессов;
  • Конструкция стен должна соответствовать классу здания по долговечности (как правило, 50-100 годам) и не требовать капитального ремонта на весь период эксплуатации;
  • Себестоимость 1 м2 возведенной стены, включая наружные и внутренние отделочные работы должна соответствовать критерию «цена — качество» для каждого региона.

Основными материалами для строительства жилья в России традиционно является дерево, кирпич и бетон. При всем многообразии конструктивных решений из этих материалов, необходимо признать, что как сроки возведения, так и физико-механические характеристики таких решений не в полной мере соответствуют потребностям сегодняшнего рынка жилья.

Согласно современным нормативам по теплозащите и энергосбережению зданий для большинства российских регионов конструкции стен из традиционных материалов ориентировочно должны иметь толщину: 40-45 см — для деревянных стен, 100-120 см — для шлакокерамзитобетонных стен и 150-190 см — для кирпичных стен.

Из этого следует, что традиционные варианты конструкций однослойных наружных стен неприемлемы ни по физико-механическим, ни по технологическим, ни по экономическим показателям. Многослойные ограждающие конструкции при неплохих теплофизических показателях, к сожалению, отличает технологическая многодельность и как результат, высокая стоимость.

Практика показала, что обеспечить строительство жилья в соответствии современными требованиями по технологичности, экономичности и энергосбережению возможно лишь внедрением конструкций однослойных наружных стен с использованием низкотеплопроводных теплозвукоизоляционных стеновых материалов нового поколения — сверхлегких бетонов (далее СЛБ).

К ним относится, например, такой материал как полистиролбетон (на цементном и гипсовом вяжущем) с плотностью от D-150 до D-500 (ГОСТ Р — 51263-99). На использовании этого материала базируются энерго-иресурсосберегающие технологии разработанные совместно специалистами НП «МВЦСТ» и проектного института ОАО «КБ им. А.А. Якушева», технические решения которых отражены в альбомах технических решений и защищены патентами РФ.
 

1. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА «КНОМ»

 
ТС «КНОМ» (Каркас, Несъемная Опалубка, Монолит) представляет собой технологию каркасно-монолитного строительства с использованием оставляемой опалубки, которая была разработана в целях реализации Федеральной целевой программы «Жилище» в 1996-1998 г.г. На сегодняшний день, в различных регионах Российской Федерации построены и успешно эксплуатируются множество жилых и промышленных зданий возведенных с применением данной технологии.Жилые здания построенные с применением ТС «КНОМ» полностью соответствуют, а зачастую и превосходят уровень необходимых современных требований к современному жилищу. Технические и конструктивные решения при разработке ТС «КНОМ» принимались с учетом экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, действующих на территории Российской Федерации, и поэтому обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объектов. Практика показывает существенное снижение затрат не только при строительстве зданий по данной технологии, но и при их последующей эксплуатации.

Специалистами «МВЦСТ», совместно с ОАО «КБ им. А.А.Якушева» разработан и издан «Альбом технических решений конструкций с применением полистиролбетона» для всех климатических районов РФ.

Ключевые решения ТС «КНОМ» и Альбома защищены патентами и свидетельствами РФ.
 

ec0295_6d49aeb32c0d4d54be2d41413f97504d.png_srz_p_360_240_75_22_0.50_1.20_0.00_png_srz

 
В Центре организовано производство технологического оборудования, добавок, а так же технологический регламент для приготовления полистиролбетона непосредственно на стройплощадке (фото 1). Технология «КНОМ» предполагает без вибрационную послойную укладку полистиролбетона в несъемную опалубку. В этих целях разработано семейство добавок ВПД, обладающих водоредуцирующими, пластифицирующими и диспергирующими свойствами. Эти добавки позволяют получать в условиях строительной площадки упрочненный модифицированный полистиролбетон с заданными характеристиками. Дополнительные прочностные характеристики и трещиностойкость полистиролбетону придает мелкодисперсное армирование микрофиброй ВХИ, без снижения теплофизических и звукоизоляционных свойств.
 

1.1 Базовые элементы ТС «КНОМ»

 
Основой ТС «КНОМ» является несущий каркас здания, на который опираются самонесущие наружные и внутренние стены, которые, в свою очередь, конструктивно формируются наружным и внутренним слоями несъемной опалубки из плитных, штучных или погонажных материалов и монолитным полистиролбетонным ядром между ними.Составляющие конструктивные элементы и материалы технологии могут различаться в зависимости от типа и этажности возводимого здания, неизменными остаются только три базовых элемента ТС «КНОМ» (рис.1, 2):

ec0295_9222ca59d6c24fe386dff13895b4925d.jpg_srz_p_420_240_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

Несущий каркас

  • Деревянный – оптимальный при малоэтажном строительстве;
  • Стальной (в т.ч. облегченный из оцинкованного профиля) – универсальный, для малоэтажного и многоэтажного строительства;
  • Железобетонный (монолитный, сборный или сборно-монтажный) – для многоэтажного и малоэтажного строительства.

Несъемная опалубка

  • Из плитных материалов (ГВЛ, СМЛ, ЦСП, ОСП, влагостойкая фанера и др.);
  • Из штучных элементов (кирпич, блоки);
  • Из погонажных материалов (брус, доска, блокхаус, сайдинг и т.п.).

Монолитный тепло-звукоизолирующий слой из СЛБ

Полистиролбетон, гипсополистиролбетон, трегранбетон и т.п.
 

ec0295_dfce1357a04a4a0b879ee19295e58353.jpg_srz_p_553_404_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

Рис. 2 Основные элементы конструкции

 

  1. Несущий каркас
  2. Плиты несъемной опалубки
  3. Монолитный полистиролбетон
  4. Кровля
  5. Стропильная система
  6. Оконные блоки
  7. Дверные блоки
  8. Проклейка швов
  9. Шпатлевка фасада
  10. Фасадное покрытие
  11. Каркас перегородок
  12. Декоративные элементы
 

1.2 Основные преимущества ТС «КНОМ»

 
— Высокая технологичночность достигается объединением в едином технологическом цикле монтажа (устройства) несъемной опалубки и заливки СЛБ. В результате получается неразрывная трехслойная ограждающая конструкция с внутренним эффективным, монолитным тепло-звукоизолирующим слоем из СЛБ.- Минимальная толщина ограждающих конструкций достигается за счет применения разновидности СЛБ — упрочнённого модифицированного полистиролбетона (УМП) обладающего высокими тепло-звукоизолирующими показателями. Минимально необходимая для условий Центрального района России толщина наружной стены облегченного типа (ЦСП – УМП – ЦСП), составляет всего 224 мм. При этом общее термическое сопротивление стены составляет Ro=3,14 м2 оС/Вт при звукоизоляции не менее 65 дБ. Высокие физико-механические характеристики УМП обеспечиваются применением для его приготовления комплексных добавок семейства ВПД (рис. 3,4).

— Низкая нагрузка на перекрытия и фундаменты достигается за счет того, что плотность УМП в стенах составляет всего D150-D350. Таким образом, нагрузка от наружной стены, выполненной по облегченному конструктивному типу составляет 0,05 – 0,08 кг/см2.

— Снижение трудоемкости достигается благодаря:

  • Исключению работ по демонтажу опалубки;
  • Уменьшению либо исключению объемов работ по кладке стен из мелкоштучных элементов;
  • Применению установки для механизированного приготовления, подачи и укладки полистиролбетонной смеси;
  • Уменьшению материалоемкости и массивности конструкций.

— Долговечность, эксплуатационный срок службы зданий, при соблюдении технологии строительства, составляет более 50 лет и гарантируется результатами испытаний по морозостойкости (F>100).

— Снижение затрат на тяжелую механизацию объясняется малым весом конструктивных элементов, что позволяет практически полностью исключить применение тяжелых машин и механизмов (при малоэтажном строительстве), либо свести затраты на них к минимуму (при строительстве многоэтажных зданий).

— Низкая себестоимость строительства достигается минимизацией набора применяемых материалов их стоимости и стоимости работ. Это дает снижение в 1,5-2 раза стоимости 1м2 площади возводимых зданий, а также увеличение внутренней площади помещений на 5-10% за счет уменьшения толщины стен при одинаковых внешних габаритах.
 

ec0295_59894883704f409e8d98f6efca23d3a7.jpg_srz_p_307_473_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

ec0295_1100f3e09e2f480f814a0875c398bfba.png_srz_p_651_255_75_22_0.50_1.20_0.00_png_srz

 

Требования к современным строительным технологиям

 
В настоящее время на строительном рынке России предлагается ряд индустриальных строительных систем, претендующих на лидерство в жилищном строительстве. Большинство из них относятся к сложным строительным конструкциям, которые требуют грамотного и профессионального подхода при их проектировании, монтаже и эксплуатации. Выбор той или иной строительной системы представляет достаточно сложную задачу. Сегодня нет единой методики оценки технико-экономической эффективности существующих или проектируемых стеновых ограждений. Выбор оптимальной конструкции стены должен основываться на требованиях нормативных документов по прочностным характеристикам и теплозащите, долговечности и экономической эффективности. В некоторых случаях, например при оценке архитектурных качеств, возможны только экспертные оценки.Современные конструкции наружных стен следует рассматривать с точки зрения комплекса потребительских свойств, которые должны обеспечить зданию:

  • Капитальность (несущая способность, долговечность, энергоэффективность, пожарная безопасность);
  • Экономичность (технологичность возведения, минимальная материалоемкость и стоимость, ремонтопригодность);
  • Архитектурно-эстетическую выразительность;
  • Высокий уровень обитаемости (комфортный микроклимат, санитарно гигиенические характеристики, удобство эксплуатации).

Строительные системы, пришедшие к нам в последние годы с Запада, лишь частично решают большинство задач, предъявляемых к современным конструкциям стен для средней полосы России. Однако наша страна богаче и географически, и климатически.

Если попытаться конкретизировать потребительские свойства универсальной ограждающей стеновой конструкции малоэтажного жилого здания для постоянного проживания в условиях России, то их можно представить следующим образом:

  • Несущая способность должна обеспечивать строительство зданий любой этажности, с обеспечением необходимой сейсмостойкости конструкции;
  • Теплозащитные свойства конструкции должны обеспечивать необходимое (достаточное) приведенное термическое сопротивление стены, стены должны иметь высокую тепловую инерцию;
  • Предел огнестойкости стеновой конструкции должен быть не менее 30 мин.
  • Наружный слой стеновой конструкции должен быть пригоден для любых видов декоративной отделки, включая навесные фасады;
  • Конструкции стен должны позволять возводить их с минимальным привлечением тяжелых строительных механизмов (подъемных кранов, бетононасосов) рабочими средней квалификации с максимальным сокращением мокрых процессов;
  • Конструкция стен должна соответствовать классу здания по долговечности (как правило, 50-100 годам) и не требовать капитального ремонта на весь период эксплуатации;
  • Себестоимость 1 м2 возведенной стены, включая наружные и внутренние отделочные работы должна соответствовать критерию «цена – качество» для каждого региона.

Основными материалами для строительства жилья в России традиционно является дерево, кирпич и бетон. При всем многообразии конструктивных решений из этих материалов, необходимо признать, что как сроки возведения, так и физико-механические характеристики таких решений не в полной мере соответствуют потребностям сегодняшнего рынка жилья.

Согласно современным нормативам по теплозащите и энергосбережению зданий для большинства российских регионов конструкции стен из традиционных материалов ориентировочно должны иметь толщину: 40-45 см – для деревянных стен, 100-120 см — для шлакокерамзитобетонных стен и 150-190 см — для кирпичных стен.

Из этого следует, что традиционные варианты конструкций однослойных наружных стен неприемлемы ни по физико-механическим, ни по технологическим, ни по экономическим показателям. Многослойные ограждающие конструкции при неплохих теплофизических показателях, к сожалению, отличает технологическая многодельность и, как результат, высокая стоимость.

Практика показала, что обеспечить строительство жилья в соответствии современными требованиями по технологичности, экономичности и энергосбережению возможно лишь внедрением конструкций однослойных наружных стен с использованием низкотеплопроводных теплозвукоизоляционных стеновых материалов нового поколения — сверхлегких бетонов (далее СЛБ). К ним относится, например, такой материал как полистиролбетон (на цементном и гипсовом вяжущем) с плотностью от D-150 до D-500 (ГОСТ Р — 51263-99). На использовании этого материала базируются энерго — ресурсосберегающие технологии разработанные совместно специалистами НП «МВЦСТ» и проектного института ОАО «КБ им. А.А. Якушева», технические решения которых отражены в альбомах технических решений и защищены патентами РФ.

ТС «КНОМ» (Каркас, Несъемная Опалубка, Монолит) представляет собой технологию каркасно-монолитного строительства с использованием оставляемой опалубки, которая была разработана в целях реализации Федеральной целевой программы «Жилище» в 1996-1998 г.г.

На сегодняшний день, в различных регионах Российской Федерации построены и успешно эксплуатируются множество жилых и промышленных зданий возведенных с применением данной технологии. Жилые здания построенные с применением ТС «КНОМ» полностью соответствуют, а зачастую и превосходят уровень необходимых современных требований к современному жилищу. Технические и конструктивные решения при разработке ТС «КНОМ» принимались с учетом экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных и других норм, действующих на территории Российской Федерации, и поэтому обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объектов. Практика показывает существенное снижение затрат не только при строительстве зданий по данной технологии, но и при их последующей эксплуатации.

Специалистами «МВЦСТ», совместно с ОАО «КБ им. А.А.Якушева» разработан и издан «Альбом технических решений конструкций с применением полистиролбетона» для всех климатических районов РФ. Ключевые решения ТС «КНОМ» и Альбома защищены патентами и свидетельствами РФ.

 

2. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА «ПСБ-ОПТИМА»

 
В основе ТС «ПСБ-ОПТИМА» лежит применение готовых штучных изделий из особо легких бетонов, в частности из упрочненного модифицированного полистиролбетона (УМП) с применением комплексных добавок ВПД.
 

2.1 Блочный вариант

 
Ограждающие конструкции из блоков УМП используются в зданиях с различными несущими конструктивными системами: каркасными, каркасно-стеновыми, стеновыми из различных материалов (железобетонные — сборные и монолитные, стальные, кирпичные и др.) Минимальная толщина стен жилых зданий из блоков УМП средней плотности (без учета толщины облицовочных слоев) для климатических условий г. Москвы составляет: 250 (300) мм при D250, 325 (350) мм при D300 и 350 (375) мм при D350 (в скобках указаны толщины для блоков из обычного полистиролбетона по ГОСТ P51263-99 с применением однокомпонентных добавок). Стеновые блоки и перемычки из УМП обладают несущей способностью и теплофизическими свойствами, достаточными как для малоэтажного строительства, так и для устройства ограждающих конструкций при строительстве многоэтажных зданий и сооружений. Некоторые варианты конструкций стен приведены на рис 5, 6.

Стеновые конструкции из блоков УМП применяют в качестве несущих и самонесущих стен в мало и многоэтажных зданиях до 25 этажей с нормальным температурно-влажностным режимом и неагрессивной средой. Самонесущие стены поэтажно опираются на междуэтажные перекрытия и крепятся к ним, а также к торцам колонн и поверхности внутренних несущих стен.
 

ec0295_59894883704f409e8d98f6efca23d3a7.jpg_srz_p_307_473_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

 
Основные положения по проектированию (конструированию) и расчету ограждающих конструкций из блоков УМП заключаются в следующем:

  • Наружные стены из блоков УМП должны отвечать требованиям по несущей способности, теплотехническим требованиям, требованиям долговечности, пожарной и экологической безопасности;
  • Требования по несущей способности должны обосновываться расчетом конструкции стен от собственного веса и дополнительных нагрузок, приходящихся на стены, а так же на действие горизонтальных (в основном ветровых) нагрузок;
  • Кроме обычных расчетов конструкций из полистиролбетона на действие ветровой нагрузки в стадии эксплуатации необходимы так же расчеты на действие этой нагрузки в стадии возведения;
  • Блоки УМП с расходом цемента не менее 200кг/м3 обеспечивают, согласно ГОСТ Р 51263-99, при обычных условиях эксплуатации сохранность стальной арматуры от коррозии.

Благодаря уникальным физико-механическим свойствам, блоки УМП полностью соответствуют всем современным требованиям к штучным материалам для кладки стен.

К основным достоинствам блоков УМП относятся следующие качества:

  • Долговечность и морозостойкость — F50-F100 (в зависимости от марки);
  • Паропроницаемость — 0,068-0,135 мг/чм* Па (сравнимая с древесиной);
  • Сравнительная легкость конструкции, благодаря чему существенно снижается удельная нагрузка на фундамент и перекрытия;
  • Достаточная прочность на сжатие — до 4,0МПа;
  • Высокая стойкость к атмосферным воздействиям;
  • Хорошая обрабатываемость — легко пилятся, гвоздятся, штробятся;
  • Экологическая чистота — в помещениях построенных из блоков УМП, полностью соблюдаются экологические требования по ГОСТ 30775-2001 и ГОСТ Р 51769-2001.

Использование блоков УМП позволяет снизить трудоемкость возведения стены на 20-30%; исключить промерзание стен и возникновения «мостиков холода» зимой и перегрев помещения летом, повысить теплотехническую однородность стены, снизить затраты на отопление в несколько раз.

Все перечисленные характеристики дают возможность широкого применения блоков УМП при строительстве многоэтажных зданий различного назначения (фото 5, 6), в коттеджном строительстве (фото 7 и 8), надстройке зданий, при теплоизоляции стен, полов, перекрытий, утеплении фасадов и кровель, создании малых архитектурных форм.
 

ec0295_91d712d8a1aa4041be9c6ff2655eb9e0.jpg_srz_p_603_228_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

 
Блоки УМП могут изготавливаться как в стационарных условиях, так и в условиях стройплощадки с помощью мобильных комплексов.
Кладка из блоков УМП ведется аналогично другим видам кладок с использованием цементного клея или цементного раствора. Наружные стены могут облицовываться кирпичом, камнем, плиткой, сайдингом или отделываются под фасадную окраску. Внутренние стены обычно штукатурятся, а так же могут отделываться гипсокартонном или ГВЛ.
В настоящее время в НП «МВЦСТ» разработано технологическое оборудование и налажено опытное производство офактуренных блоков УМП (фото 9 и 10).
 

ec0295_51c0e4bba185438e8ed9f3efd28811b9.jpg_srz_p_602_211_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

 
Производство таких блоков позволит возводить наружные стены с готовым фасадным покрытием различных цветов и фактур, и оштукатуренной внутренней поверхностью стен (требуется только расшивка и затирка швов) рис. 7, 8. Это позволит снизить себестоимость возведения ограждающих конструкций в малоэтажном стрительстве еще на 15-20 %, а в многоэтажном строительстве — до 50% (фото 11 и 12).
 

ec0295_188c0cedc89e4a4c9cadc7020778166c.jpg_srz_p_600_350_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

 

2.2 Панельный вариант

 
Стеновые панели изготавливаются на полуавтоматической линии путем отливки из УМП в формах, в которые заранее установлены листы СМЛ, образующие наружный и внутренний фактурный слой панели. Длина (высота) панели определяется высотой этажа возводимого здания и может варьироваться от 2,5 до 3,0 м. Толщина панели определяется тем, где она применяется: для наружных стен 150-240 мм, для внутренних перегородок 60-120 мм, при стандартной ширине 610 мм (фото 13 и 14).

ec0295_d8ef25115d974b01938639020366986c.jpg_srz_p_588_270_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

Панели могут применяться как в малоэтажном, так и в многоэтажном строительстве (фото 15, 16, 17, 18).

ec0295_7a6a2e9e2f3140539dea0359e52ab95e.jpg_srz_p_606_602_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

Их главное преимущество — простота и легкость монтажа, минимизация брака и высокая степень готовности к чистовой отделке фасадной и внутренней поверхности. При этом стоимость возводимых стен почти на 50% ниже стоимости стен из штучных материалов. Физико-механические и теплофизические характеристики панелей практически идентичны офактуренным блокам из УМП.
 

ec0295_48f7dc13b4434fea87861827e319f7d4.jpg_srz_p_338_213_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


 
Широкое внедрение вышеописанных технологий открывает широкие возможности по снижению себестоимости строительства до уровня требуемого федеральными программами, при высоком качестве строительства и соответствии всем современным нормам по экономичности и энергосбережению. Все приведенные технологии подкреплены патентами, обеспечены технологическими проработками и разработками производственного оборудования. Это позволяет при необходимости развернуть производство в любом регионе России с учетом ресурсов местной промышленности и местных строительных материалов.

Сотрудничество специалистов Центра с организациями имеющими передовые разработки в области возобновляемых источников энергии (ветро, гелио и геоэнергетика), позволяет дополнительно снизить энергопотребление от внешних источников в возводимом по данным технологиям жилья до 40-50% от нормативных значений.

В качестве примера можно привести отечественную разработку комбинированной установки использующей энергию ветра и солнца и позволяющей при высоте ветротурбины до 6,0 м и площади солнечных батарей до 10,0 кв.м обеспечивать коттеджи площадью 100-120 кв.м. электроэнергией в объеме 2,5-3,0 кВт/ч в условиях средней полосы России (фото 19 и 20).
 

ec0295_2446bdde45384970b22895037638cc01.jpg_srz_p_562_400_75_22_0.50_1.20_0.00_jpg_srz

Широкое внедрение таких установок различной мощности в настоящее время тормозится, к сожалению, их относительно высокой стоимостью и отсутствием целенаправленной государственной политики по их внедрению.
Обобщая вышеуказанное, можно сделать вывод о том, что при государственной поддержке внедрения передовых отечественных технологий строительства и энергосбережения можно в кратчайшие сроки выйти на новый уровень строительства энергосберегающего и комфортного жилья в России.