7. Технология возведения зданий

В МОНОЛИТНОМ ИСПОЛНЕНИИ

Домостроительный комплекс может быть эффективным только в том случае, если создана прочная индустриальная система, обеспечена комплексная механизация строительных процессов. В настоящее время подобные обстоятельства наблюдаются в сфере монолитного домостроения.

Они открывают широкие возможности для повышения качества и долговечности жилья, выразительности архитектурного образа отдельных зданий и градостроительных комплексов. При этом требуется значительно меньше материальных и финансовых затрат по сравнению с обычным строительством и, в частности, панельным домостроением. Кроме того, переход на монолитное домостроение позволяет быстрее наращивать объемы жилищного строительства, особенно в районах с неразвитой материально-технической базой.

По сравнению с панельным домостроением в среднем на 40% сокращаются затраты на создание производственной базы, на 20% - расход металла и на 30% - расход энергетических ресурсов. Суммарная трудоемкость монолитного домостроения, даже на первом этапе его внедрения, близка к крупнопанельному, а ряде случаев даже ниже.

В настоящее время в стране создаются проектно-строительные объединения, специализирующиеся в области монолитного домостроения. Проектированием и строительством монолитных зданий занимаются также многочисленные организации различных ведомств и министерств. При этом преследуется вполне определенная цель: обеспечение требуемых темпов строительства, создание архитектурно-выразительных зданий при высоком их качестве, надежности, долговечности и снижение энергетических, материальных и трудовых затрат.

Для достижения поставленной цели требуется комплексное, научно-техническое обеспечение строительства, эталонные и типовые проекты с конструктивно-технологической частью и примерами экспериментального воплощения. В настоящее время, монолитное домостроение еще не вышло за рамки индивидуального проектирования и не приобрело массовый характер застройки. Одной из основных причин являются специфические особенности бетонной смеси и бетона, как строительного материала и зданий в монолитном исполнении.

Само слово «бетон» появилось в XVIII веке во Франции. Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития. Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 году до н.э. Он был найден на берегу Дуная, в нижнем его течении, в поселке Лапински Вир в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести.

История бетона неразрывно связана с историей цемента. Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлись глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность. По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Более чем за 3 тыс. лет до н.э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее - известь, которые получали посредством умеренной термической обработки исходного сырья.

Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Табесе (Tebe), датируется 1950 годом до н.э. Бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до н.э.

Несомненно, на широкое распространение римского бетона определенное влияние оказала политическая и экономическая структура античного общества. Однако в большей степени, этому способствовал ряд крупных технических достижений. В частности, открытие римлянами пуццолановых добавок, значительное улучшение состава бетона за счет использования чистых заполнителей взамен ранее применявшегося грунта и тщательное уплотнение бетонной смеси, которому римляне уделяли большое внимание. Римляне материал, подобный бетону, именовали греческим словом «эмплектон» (emplekton). Однако чаще всего для обозначения раствора, используемого при возведении стен, сводов, фундаментов и тому подобных конструкций, в римском лексиконе употреблялось словосочетание «опус цементум» (opus caementium), который и стали называть римским бетоном.

Предположительно в период наивысшего развития бетона (2 век н.э.) римлянами были разработаны и новые виды вяжущих веществ типа романцемента, позволяющие в значительной степени улучшить физико-механические и деформативные характеристики возводимых ими бетонных сооружений. Повышению долговечности бетона способствовали и географическое условие Италии с ее теплым и влажным климатом, в то время как в других странах с более суровым климатом постройки из такого же бетона сохранились плохо. Даже сегодня не потеряли своей значимости и конструктивные особенности римских бетонных дорог, полов, сводов и куполов, особенно в связи с тем, что, не умея бороться с напряжениями, возникающими в теле бетонных конструкций, римляне прекрасно «научили» их работать на сжатие. Большой интерес представляет и химико-минералогический состав римского цемента. Сочетание этих нововведений и явилось, видимо, основной причиной поразительной долговечности римского бетона, которую до сих пор нередко связывают с якобы утраченными секретами античных строителей.

В современных условиях специалистами было установлено, что бетон является самым распространенным рукотворным материалом в мире. Из всех веществ на Земле он по широте применения уступает только воде. За год в мире производится чуть более тонны бетона на человека, в целом - 6 млрд. тонн. Из них почти 3 млрд. тонн - в США.

Кажется, будущее индустрии производства бетона - такое же твердое и прочное, как сам материал. Для сохранения его «вездесущности» и «повсеместности американскими учеными, архитекторами и производителями бетона был создан устремленный в будущее план под названием «Видение 2030».

Для реализации этого важного проекта Американский институт бетона (the American Concrete Institute) в тесном сотрудничестве с Управлением Промышленных Технологий Министерства энергетики США (the U.S. Department of Energy's Office of Industrial Technologies) и многими независимыми организациями создали руководство под названием «Путеводитель 2030: путеводитель в области бетонных технологий США» (Roadmap 2030: the U.S. Concrete Industry Technology Roadmap). Данное руководство определяет будущие обязанности, зоны ответственности многие из которых связаны с энерго- и экосистемами и возможности бетонной отрасли преодолеть эти проблемы посредством научных исследований и инноваций. Ведь производство цемента и бетона требует больших энергозатрат. Так, например, в 2000 году на закупку топлива и электричества было затрачено 1,5 млрд. дол.

Предполагается, что усовершенствованный высокофункциональный бетон (High-Performance Concrete - НРС) сделает его производство, доставку и укладку более эффективными и экономичными. Комплектующие из высокопрочного фибробетона видимо будут весьма привлекательными материалами для быстрого и недорогого домостроения. Особо приоритетными направлениями в путеводителе являются системы проектирования жилых и коммерческих строений с высокими показателями огне- и взрывобезопасности, сейсмоустойчивости. Открытость новым технологиям и их доступность на промышленном рынке весьма сократят сроки реализации инновационных программ.

По мнению западных экспертов, сегодня особое место начинают занимать неметаллические альтернативы традиционному армированию. В 2003 году повышенный интерес во всем мире вызвали волокнит (fiber-reinforced plastics ~ FRP) и углеродные волокна (carbon fibers), удачно используемые для предотвращения утрат, вызванных коррозией. В настоящее время усилия ученых и инженеров направлены на то, чтобы превратить бетон в «экологически доброкачественный» материал. Этого можно достичь путем очистки высокощелочных сточных вод, переработки заполнителей и вторичного использования цементных отходов.

Ожидается, что к 2030 году такие «умные» материалы как «бетон с решетчатой сенсорной структурой» (sensor-laced concrete) или гибридные композиционные материалы будут полностью отвечать требованиям экологической безопасности и высокой прочности строений.

7.1. Основные предпосылки индустриализации

монолитного домостроения.

Основными принципами индустриализации строительных процессов в области монолитного домостроения, как и при возведении других сооружений, являются:

1. Полная механизация строительных процессов и ликвидация тяжелого физического труда;

2. Поточный способ работ с пооперационным разделением труда;

3. Обеспечение рабочих современным оборудованием, оснасткой, инструментом

и приспособлениями;

4. Предварительное изготовление деталей опалубки и арматурных изделий на специализированных предприятиях.

Поэтому, как ни в какой другой сфере, в строительстве нежелательны крайности. Возведение сооружений только из монолитного бетона или железобетона не может быть самоцелью.

Принятие альтернативного решения при возведении того или иного здания или сооружения, в том или ином исполнении должно основываться на вполне определенных критериях:

1. Максимальное сокращение конечных затрат с целью получения возможно большей прибыли;

2. Гарантированное обеспечение сроков выполнения промежуточных этапов и всего здания в целом;

3. Минимальные затраты трудовых и материальных ресурсов;

4. Высокое качество работ и максимальное количество услуг, предусматриваемое подрядным договором.

Как показывает опыт строительства зданий и сооружений в монолитном исполнении наиболее успешно можно возводить подобные сооружения при непременном соблюдении следующих условий:

1.Тщательая предварительная подготовка строительства, включающая в себя разработку документации по технологии строительного производства с учетом подготовки и обогащения материалов, необходимых для приготовления бетонных смесей и применения опалубок в модульном исполнении;

2. Организация автономного бетонного узла непосредственно на строительной площадке;

3. Максимальная специализация рабочих.