Совершенствование технологии строительства малоэтажных жилых зданий с применением поризованного бетона

Актуальность темы

диссертационного исследования обусловлена необходимостью обеспечения населения жильем, изысканием новых технологий малоэтажного строительства в загородных зонах, где решающими факторами являются: сокращенные сроки возведения зданий, невысокая стоимость и трудоемкость работ. Прогрессивные технологии жилищного строительства с использованием многослойных конструкций являются одним из наиболее важных направлений повышения эффективности цикла в строительной сфере России [2, 25, 34].

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 [34−36].

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 °C [2934]. 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 [42,43,46]. 4.

На объектах строительства в качестве конструктивного материала часто используется газобетон только автоклавного изготовления или пенобетон заводского изготовления.

Поэтому возникает задача разработки более совершенной технологии малоэтажного жилищного строительства с применением конструкций из нетрадиционного материала — поризованного бетона (ТПБ).

Актуальность темы

диссертационного исследования определяется следующими факторами:

— современными требованиями по повышению теплозащитных свойств в наружных ограждающих конструкциях жилых домов;

— необходимостью снижения стоимости строительных материалов и стоимости 1 м объектов жилищного строительства;

— улучшением эксплуатационных качеств здания, повышением огнестойкости, надежности и долговечности строительных конструкций из поризованного бетона;

— необходимостью дальнейшего совершенствования технологии малоэтажного жилищного строительства с применением нетрадиционных видов бетонов, в частности, аэрированных бетонов.

Целью диссертационного исследования является совершенствование технологии малоэтажного жилищного строительства с применением конструкций из поризованного бетона, обеспечивающее повышение теплозащитных свойств наружных ограждающих конструкций и снижение стоимости строительства.

Для достижения поставленной в процессе исследования цели решены следующие задачи:

— обоснована технология приготовления и укладки монолитной поризо-ванной бетонной смеси в построечных условиях малоэтажного жилищного строительства;

— разработана технология применения элементов несъемной опалубки для возведения монолитных конструкций из поризованых бетонных смесей- 5.

— проведены теоретические исследования технико-экономической эффективности применения поризованного бетона в конструкциях стен и перекрытий;

— осуществлены внедрение и проверка эффективности технологических решений в условиях строительных площадок при возведении малоэтажных жилых домов.

Объектом исследования выступают конструкции из поризованного (аэрированного) бетона для малоэтажного жилищного строительства на всех этапах технологического цикла.

Предметом исследования является технология малоэтажного жилищного строительства с использованием конструкций из поризованного (аэрированного) бетона, приготовленного в условиях строительной площадки.

Методика исследований: системный анализ и синтезматематическая статистика и теория вероятностиквалиметриятеоретические и экспериментальные исследования в лабораторных условиях процессов порообразования и аэрирования бетонных смесейтеоретическое и экспериментальное обоснование параметров совершенствования технологии получения и применения пори-зованных смесей и аэрированного бетона в производственных условиях.

Достоверность результатов исследования подтверждается достаточным количеством проведенных экспериментов, использованием проверенного оборудования и стандартных методик, выбором адекватных моделей и методов, применением методов статистической обработки информации с помощью компьютера, а также достаточной сходимостью практических и теоретических результатов исследования.

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. 6.

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.

Практическая значимость и реализация работы.

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.

На основе результатов диссертационного 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 в 1998 -2000 гг. (г. Пушкин, Павловск), где были возведены коттеджи из кирпича с внутренним заполнением поризованным бетоном. При этом, была получена экономия сметной стоимости строительства на 10 — 15% по сравнению с из7 вестными 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/куб. м., что в 1,5−2 раза экономичнее использования блоков газобетона заводского изготовления в п. Сертолово.

Результаты исследования внедрены в учебных процессах СПбГАСУ на кафедре технологии строительного производства и ВИТУ на кафедре строительных материалов в 1997 — 2000 гг.

Поризованный конструктивный бетон поровой структуры, изготовленный методом аэрирования, испытан в центре «Акцепт» (Аттестат аккредитации испытательной лаборатории № ГОСТ Р 1Ш. 9001. 6. 1. 0029 Госстандарт России, Минстрой России, № 261 от 19.07.1996 г.).

Результаты двухлетних наблюдений за состоянием построенных зданий показывают, что несущие конструкции сохраняют свои эксплутационные качества, тем самым подтверждая научную обоснованность и достоверность разработанных в диссертации технологических решений.

Публикация результатов и апробация. Основные научные результаты диссертационной работы опубликованы в восьми печатных работах.

Основные положения диссертации были обсуждены и представлены на научно-технической конференции «Технология и экономика строительства. Проблемы и пути их решения» в Сибирской государственной академии путей сообщения МПС РФ (г. Новосибирск, 1997 г.), на 54-ой Научно-технической конференции молодых ученых (аспирантов, докторантов) и студентов «Актуальные проблемы современного строительства» в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете Минобразования РФ (г. Санкт-Петербург, 2000 г.), на международной научно-практической конференции «Градостроительные проблемы на современном этапе» в Военном инженерно-техническом университете МО РФ (г. Санкт-Петербург, 2000 г.). 8.

На защиту выносятся:

— технология приготовления монолитной поризованной бетонной смеси в условиях строительной площадки;

— технология использования поризованного бетона в несущих и ограждающих конструкциях для малоэтажного жилищного строительства;

— технология применения элементов несъемной опалубки для возведения комбинированных многослойных и монолитных ограждающих конструкций с использованием поризованных и аэрированных смесей;

— результаты исследования применения технологических решений с использованием поризованного бетона на строительных объектах Санкт-Петербурга.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Она содержит 120 страниц основного текста, 55 рисунков и 22 таблицы. Список использованной литературы содержит 109 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

Выполненное диссертационное исследование по решению задачи совершенствования технологии малоэтажного жилищного строительства с применением конструкции из поризованного бетона позволяет сделать следующие выводы.

1. В диссертации получили дальнейшие развитие теоретические и практические вопросы совершенствования технологии малоэтажного жилищного строительства. Дано обоснование принятого направления исследования по разработке прогрессивной энерго-ресурсосберегающей технологии возведения жилых домов малой этажности с применением конструкций из поризованного опилкои перлито-песчаного монолитного бетона. Доказано, что прогресс в области массового жилищного строительства возможен только при дальнейшем снижении стоимости строительства и повышении теплозащитных свойств наружных ограждающих конструкций.

2. Доказано, что оптимальное решение технологии устройства ограждающих конструкций в жилищном строительстве с учетом требования снижения стоимости и повышения теплозащитных свойств в соответствии со СНиП II — 3 — 79 с 01.01.2000 г. может быть найдено на основе разработки новой технологии устройства многослойных конструкций с прогрессивными видами легких конструкционно-теплоизоляционных бетонов. Задача оптимизации при этом формулируется как подбор состава бетона и обоснование технологии его приготовления и укладки с учетом достижения критерия минимума приведенных затрат и ограничительных критериев по требуемой прочности и теплопроводности бетона для условий наружных стен малоэтажных жилых домов.

3.Выполнены внедрение и проверка эффективности технологических решений в условиях строительных площадок при возведении малоэтажных жилых домов. Технология использована в ООО «Мастер Строй Компания» при строительстве двухи трехэтажных жилых домов в г. Пушкине и г. Павловске в.

1999 — 2000 гг. Опыт показал достаточную сходимость теоретических расчетных показателей эффективности с практическими оценками по фактам строительства и эксплуатации. Технология работ отличается экономичным расходом доступных строительных материалов и простотой выполнения. Технология позволяет вести работы при отрицательной температуре (до -15 °С) с использованием противоморозных добавок и покрытием бетонируемых поверхностей теплоизоляционными матами.

Научная новизна исследования заключается в следующем.

1. Обоснована технология приготовления поризованного бетона в условиях строительной площадки на основе цемента, песка, опилок, перлита, воды и пенообразователя со средней плотностью 1150−1250 кг/м3 и прочностью на сжатие 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. Определены оптимальные технологические режимы приготовления, укладки, ухода и контроля качества готовых изделий в различных условиях строительства, в т. ч. в зимних условиях.

3. Предложена технология применения элементов несъемной опалубки на основе унифицированных лицевых и рядовых изделий из тяжёлого 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, прочности и теплоизоляционных свойств.

Обоснована технико-экономическая эффективность применения конструкций из поризованного бетона, заключающаяся в снижении стоимости строительных материалов и сметной стоимости строительства, а также в повышении огнестойкости и долговечности конструкций.

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

На основе результатов диссертационного 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 «Мастер Строй Компания» в Санкт-Петербурге в 1998 -2000 гг., где были возведены коттеджи 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 экономичньш расходом строительных материалов. Стоимость изготовления и укладки бетона составляет 350−400 руб/куб.м., что в 2 раза экономичнее использования блоков газобетона заводского изготовления в п. Сертолово.

Результаты двухлетних наблюдений за состоянием построенных зданий показывают, что несущие конструкции сохраняют свои эксплуатационные качестватем самым подтверждая научную обоснованность и достоверность разработанных в диссертации технологических решений.

Таким образом, выполненное диссертационное исследование позволяет сделать обобщающий вывод о решении поставленной научной задачи — разработки технологии малоэтажного жилищного строительства с изготовлением конструкций из поризованной бетонной смеси, приготовленной способом аэрирования в построечных условиях.