Объемно-блочное строительство

Объемно-блочное строительство в 70-80-х годах породило много надежд на решение проблемы долгостроя и снижения материальных затрат при одновременном росте производительности труда.

В публикациях 80-х годов можно было прочитать: "За объемно-блочным домостроением - будущее. Перспективность его очевидна... Если действующие в стране предприятия крупнопанельного домостроения в течение 10-12 лет перевести на объемно-блочное строительство, то эта мера позволит за пятилетку сократить число работающих в сфере жилищного строительства не менее чем на 200 000 человек, сэкономить 1,5 млн тонн металла, 15 млн тонн цемента, снизить стоимость жилищного строительства на 3 млрд рублей (3,5 млрд долларов США)".

Новый метод строительства привлекал еще и тем, что производство работ на самых трудоемких стадиях уже не зависело от капризов погоды и не было надобности возводить объекты по кирпичику, вести на сквозняках отделку квартир. Оптимисты считали, что при этом методе можно возводить 144-квартирный жилой дом за один месяц.

Однако поначалу казавшиеся простыми проблемы создания блок-комнат с меньшей стоимостью для различных типов зданий оказались трудно разрешимыми.

Для того чтобы оценить возможности объемно-блочного строительства с позиции сегодняшнего дня, обратимся к существующей технологии производства. Возьмем, к примеру, монолитный объемный блок типа "стакан" со следующими характеристиками: 1. Предельные габариты: длина - 5820 мм, ширина - 3460 мм, высота - 2740 мм. 2. Требования к материалам: щебень аглопоритовый фр. 5-10 мм; пески крупные и средние; портландцемент М400 и М500, быстротвердеющий портландцемент; утеплитель полистиролбетон; бетон потолка М300.

При изготовлении объемного блока используется формовочная установка массой 45 тонн, включающая сердечник, щиты (торцовый передний и задний, продольный левый, продольный правый), основание, раму, рычаги запорные, гидроизоляцию, крышку, гидроцилиндры - 2 шт., трубопроводы, электрооборудование.

Маршрутная карта технологического процесса производства выглядит следующим образом: 1 - чистка и смазка модели; 2 - установка на модель регистров отопления, арматурного каркаса, пакетов утеплителя; 3 - подача модели на пост формовки, установка оконных и дверных проемообразователей; 4 - формование объемного блока; 5 - установка закладных деталей и крышки на формовочную установку; 6 - термообработка; 7 - снятие крышки с формовочной установки и передвижение модели на пост базирования; 8 - распалубка; 9 - сдача ОТК.

Сложное дорогостоящее оборудование для производства монолитных объемных блоков не единственный недостаток этой технологии. На стадии отделки требуется быстрое высыхание. В противном случае площадь цехов значительно возрастает.

Как показывают наблюдения и опубликованные исследования, каждый тип монолитного объемного блока, будь то "колпак", "стакан", "лежащий стакан", имеет недостатки при формовании. Наибольшее количество недостатков у блока типа "стакан" (технология производства приведена выше): лицевая поверхность плиты пола нередко получается недостаточно ровной; извлечение сердечника вверх усложняет конструкцию формовочной установки; низкое качество поверхностей стен; формование наружной стены на установке вызывает удлинение цикла изготовления блока; сравнительно высокий уровень ручного труда.

Вместе с тем существует ряд серьезных недостатков в технологии производства всех видов монолитных объемных блоков: все связи (в том числе вутов со стеновыми панелями) должны иметь примерно одинаковую жесткость, иначе следует ожидать перекоса блока; высокое содержание цементного вяжущего в бетоне делает его хрупким и усадочным, и как следствие он имеет слабую трещиностойкость; сравнительно высокое содержание цемента и песка в бетонной смеси приводит к снижению качества бетона; неоднородность бетонной смеси на различных уровнях высоты блока существенно влияет на прочность его элементов в верхней и нижней частях. В частности, прочность бетона в верхней части составляет 52-95% от прочности в середине и 50-85% - в нижней части; высокое водосодержание затрудняет получение бетона марки 200 даже при расходе цемента 550-600 кг на 1 м 3; начальный модуль упругости бетона в среднем в 2 раза меньше заложенного в СНиП; повышенное количество песка в бетонной смеси приводит к увеличению расхода теплоэнергии при тепловой обработке объемных блоков, например, при увеличении содержания песка от 40 до 70% - к потере теплоэнергии примерно на 30% с одновременным уменьшением прочности бетона на 28-32%.

В связи с этим такие характеристики монолитных объемных блоков, как законченность, замкнутость объема, самоустойчивость при монтаже, достаточная пространственная жесткость, связаны с большими трудностями, среди которых бетонирование узких (30-70 мм) вертикальных полостей с установленными в них арматурными сетками или каркасами, препятствующими прохождению бетонной смеси, и формование ребристых стенок следует выделить особо.

Монолитные блоки с угловым опиранием, кроме конструктивного армирования стен, нуждаются в усилении армирования опорных узлов и вертикальных ребер. На практике это достигается путем установления стальных пространственных каркасов треугольного сечения. В то же время при линейном опирании создание проемов (оконных, дверных) относительно сложнее, так как вследствие этого происходит ослабление стен и снижается несущая способность конструкции.

Из приведенного выше можно сделать вывод, что применение монолитных объемных блоков вряд ли вышло бы за пределы узкоспециального назначения, если бы не были созданы эффективные конструктивные схемы зданий с их применением. Например, блочная с несущим остовом конструкция здания, позволяющая использовать объемные блоки облегченного типа из эффективных материалов взамен тяжелых железобетонных. Рациональное разделение функций между несущим остовом и объемными блоками обеспечивает снижение веса здания, а также делает возможным создавать протяженные свободные пространства для прогулочных площадок, цветников, аэрационных проемов и т.п. При этом не исключается возможность замены или перемещения блоков в условиях эксплуатации зданий, заводская готовность которых в 1,5-2 раза выше, чем полносборных каркасных.

Тем не менее если просуммировать вышеприведенное, то возникает законный вопрос: возможен ли в реальных условиях описанный в начале статьи эффект от объемно-блочного строительства. Ответ на него, по-видимому, следует искать в положительных сторонах производства этих изделий, таких как тонкостенность крупногабаритных элементов блоков (внутренних стен и потолков); слоистость ограждения в зданиях, образуемая двумя гранями и воздушной прослойкой между ними, при постановке блоков рядом друг с другом или один на другой; отношение высоты к толщине внутренних стен, составляющее не менее 40, в то время как для внутренних стен крупнопанельных зданий - 17-20; ограничение зависимости строительства от погодных условий; отсутствие необходимости создания инфраструктуры по снабжению стройматериалами и оргнабора рабочих различных специальностей; возможность широкой механизации и автоматизации процессов производства; отсутствие потерь стройматериалов из-за порчи, а также перерасхода зарплаты.

Учитывая вышесказанное, объемно-блочное строительство применяется только в определенных условиях.

Попытки улучшить технологию производства объемных блоков нашли отражение в технических разработках и изобретениях как у нас в стране, так и в дальнем и ближнем зарубежье. Благодаря этому появились сборные блоки, способные конкурировать с монолитными.

Дело в том, что отдельное изготовление наружных стен и других элементов для блока значительно упрощает формовочное производство и дает возможность не прибегать к дорогостоящему специальному формовочному оборудованию. Вместе с тем попытки изготовления сборных объемных блоков предпринимались и ранее, но не имели большого успеха. Узкими местами оказались стыки и сложные узоры соединения элементов блока. Связь панелей ограждения с помощью закладных деталей повышала податливость сборных блоков и лишала их надежности при транспортировке и монтаже из-за появления трещин на растворных швах, ухудшающих эксплуатационные свойства изделий. Рассмотрим один из примеров изготовления таких блоков.

Применяемые материалы: керамзитобетон М150 для конструктивных элементов; утеплитель - автоклавный газобетон плотностью 450 кг/м 3; стальные каркасы и закладные детали. Технология производства: сформованные по отдельности внутренние и наружные стены (лицевой поверхностью вниз с послойной укладкой бетонной смеси) собираются с помощью кондуктора в следующем порядке: плита пола устанавливается таким образом, чтобы она опиралась на нижние полки продольных панелей внутренних стен. Затем сводятся и устанавливаются в проектное положение все панели, на верхние полки которых укладываются плиты потолка с последующей сваркой закладных деталей.

Изготовленный таким образом объемный блок отправляется на строительную площадку. Отделочные работы выполняются перед монтажом.

Как свидетельствуют опубликованные данные, в процессе производства элементов блока имелись трудности в выдерживании проектных размеров. Это явилось причиной увеличения массы блока на 5 т сверх предусмотренной.

В связи с вышеизложенным появились новые технические решения, с помощью которых можно в большей или меньшей степени устранить основные недостатки сборных блоков. Возьмем, к примеру, изобретение "Блок-комната" (а.с. СССР), цель которого - повышение жесткости объемного блока путем выполнения его элементов в виде железобетонных ребристых плит, соединенных стеновыми элементами посредством проходящих в них сквозных напряженных тяжей. Однако возникает вопрос, способно ли это техническое решение обеспечить трещиностойкость при сложном напряженном состоянии блока, возникающем при его транспортировке и монтаже.

В другом изобретении "Объемный блок" (а.с. СССР) взамен связи элементов блока посредством сварки выпусков арматуры, не оправдавшей себя, по мнению автора изобретения, элементы блока изготовлены с предварительно напряженной арматурой, выходящей за пределы скошенных углов. В данном случае устройство блока увязывается со специальной технологией его изготовления на установке с формованием стен в горизонтальном положении и применением преднапряженной арматуры, которая защищает бетон от раскрытия трещин.

Однако следует отметить, что применение преднапряженной арматуры в тонкостенных панелях блоков способно вызвать искривление их поверхности и исключает использование легких эффективных материалов.

Поскольку схема разрушений монолитных объемных блоков с образованием вертикальных трещин, выдерживанием косвенной арматуры и выколом опорных участков бетона аналогична схеме разрушения шарнирных опорных узлов колонн, а при транспортировке и монтаже всегда принимается точечное опирание по углам, то это обстоятельство нашло отражение в сборных объемных блоках.

Изделие с такой конструкцией предлагается в изобретении "Объемный блок инвентарных зданий" (а.с. СССР).

Конструкция предлагаемого блока включает в себя следующие элементы: верхние и нижние перекрытия; угловые стойки, разъемные по вертикали, состоящие из средних, верхних и нижних, причем верхние и нижние составляют одно целое с перекрытиями; стеновые глухие панели; панели с дверными и оконными проемами.

Снижение трещинообразования на стыках колонн (стоек) и перекрытий достигается путем их монолитной связи.

Необходимо отметить, что изготовление объемных блоков типа "колпак", "стакан", "лежащий стакан" привязано к типовому проектированию. В то же время в мировой практике предпочтение отдается фрагментам блока, состоящим из продольных и поперечных стенок с оконными, дверными проемами или без них, с добавлением потолка или пола, а также перегородок (патент США №4075814).

Преимущество таких изделий состоит не только в обеспечении гибкости при планировке, но и в создании условий для выполнения архитектурных элементов фасада здания, балкона, лоджии в заводских условиях на одном оборудовании.

Из фрагментов блока можно построить здания с различным количеством комнат (квартир), подсобных помещений и даже пристроенные боксы для транспортных средств. При этом не исключается возможность постройки небольших сборно-разборных зданий и сооружений.

С целью облегчения планировки и стыковки фрагментов блока стойки (колонны) могут быть размещены не только на углах, но и в пролетах.

Если объемный блок изготавливается неразборным, то каждый его элемент выполняется с взаимосопрягающимися уступами, позволяющими производить их монтаж их с внутренней стороны, в случае же выполнения монтажа с наружной стороны, блок может быть сборно-разборным.

Для повышения жесткости сборного объемного блока его элементы могут быть снабжены анкерами, выполняющими роль крепежных деталей. Они соединяются с плитами пола и потолка с помощью размещенных в них втулок.

При отходе от типового проектирования возникает проблема целесообразности применения объемных блоков при строительстве зданий с улучшенной планировкой и с использованием новых материалов. В таких случаях технология изготовления объемных блоков и их фрагментов должна быть адекватной конкретным условиям строительства и эксплуатации зданий. Например, если блок-комнаты будут неоднократно перемещать с места на место, то это должно найти отражение в их конструкции. То же самое можно сказать о возможности их быстрого возведения. Очевидно, что востребованность тех или иных объемных блоков зависит от соответствия их конкретным условиям эксплуатации и от величины затрат на их производство.

Автор данной статьи располагает техническими решениями сборных объемных блоков с использованием панелей из легких эффективных материалов или из штучных. Важными свойствами этих материалов являются пожарная безопасность, достаточная звукоизоляция и небольшая масса. Такие объемные блоки могут монтироваться вручную или с помощью простейших механизмов.

Они могут успешно применяться не только для строительства жилья для военнослужащих, сезонных работников, жителей, потерпевших от стихийных бедствий, но и для индивидуального строительства в городах и в сельской местности.

Николай МЕЛЬНИКОВ


Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 16 за 1998 год в рубрике материалы и технолгии

©1995-2024 Строительство и недвижимость