книги / Современные материалы и технологии в строительстве

не только строить жилье, но и комплексно решать проблемы строительства детских садов, школ, больниц и других объектов социального назначения.

Однако для квартальной застройки необходимо готовить большие земельные участки с инженерными сетями (водоснабжения, водоотведения, газоснабжения, теплоснабжения, энергоснабжения и телефонии), а также дорожной сетью. Все эти работы требуют достаточно больших капитальных вложений, которые должен нести город. Поскольку средств не хватает, власти города идут по пути так называемой «уплотняющей» застройки – разрешают строительство на участках, расположенных в существующей застройке. При этом для строящихся объектов используются существующие инженерные сети.

При «уплотняющей» застройке городские власти (профильные организации) выдают потенциальному застройщику отягощающие технические условия, по которым последний обязан выполнить (профинансировать выполнение) работы, например по инженерным сетям. Это, в свою очередь, ведет к увеличению стоимости строительства, так как все затраты по техническим условиям перекладываются застройщиком на строящийся объект. Позитивным эффектом такого подхода можно считать обновление инженерной инфраструктуры города без затрат городского бюджета. В конечном итоге за это обновление платятпокупателивновь построенного жилья.

Очевидно, что при высокой стоимости земли, сложности получения участка под застройку и оформления разрешительной документации привлекательность увеличения этажности жилых зданий растет, и только непреодолимые технически проблемы ограничивают этажность застройки. Такая градостроительная политика не в интересах горожан и города в целом, но является компромиссной в сложившихся условиях.

Таким образом, каждая из сторон, участвующих в процессе, имеет свой интерес.

Что касается панельного домостроения, то при всех его недостатках, рекламируемых продавцами квартир в непанельных

11

жилых домах, оно остается наиболее перспективным для нашей климатической зоны. Необходимо обратить внимание на то, что основным преимуществом панельного строительства является возможность обеспечения высокого качества строительства при высокой скорости возведения жилья.

К панельному строительству в полной мере можно отнести преимущества так называемого «сухого» строительства. В то же время панельному домостроению не хватает гибкости планировочных решений, требуется снижать трудозатраты и энергоемкость как при производстве изделий на предприятии, так и при монтаже непосредственно на строительном объекте.

3. Россия является одним из крупных экспортеров металлопроката на международный рынок. Однако экспортные поставки сопряжены с большимирисками: «торговые войны», увеличение таможенных пошлин, политические эксцессы и т.п.

При всей привлекательности зарубежных рынков как источника получения валюты Ассоциация производителей металлопроката, представляющаяинтересы производителей, заинтересована в расширении потребления проката на внутреннем рынке РФ. С этой целью Ассоциация финансирует работы по изучению возможностей широкого применения черного проката в качестве линейных несущих конструкций: балок, ферм, ригелей и других конструкций. Особенностью подхода является применение разъемных болтовых соединений проката. В чем преимущества такого технического решения и снова вопрос, почему именно сейчас?

Известно, что в плановой экономике строительство промышленных зданий выполнялось из таких железобетонных конструкций, как балки, фермы, подкрановые балки, стропильные конструкции и т.п. Выпуском таких железобетонных конструкций для промышленных зданий занимались специализированные предприятия, в Перми – ЖБК-3 и ЖБК-2.

В 90-е годы эти предприятия были ликвидированы, для них не было работы. Сегодня потребность в таких конструкциях постепенно растет, но ее взрывной рост ожидается при локализации

12

государственных рынков. Восстанавливать производство промышленного железобетона очень дорого, кроме того, использование стального проката является более технологичным и экономически выгодным решением, особенно при использовании разъемных соединений. Причина – в особенностях сегодняшней экономической системы. Предприятия работают в условиях конкуренции. Посмотрите, например, на поставщиков товарных бетонных смесей. Их достаточно много, и все они производят один и тот же ассортимент продукции и продают ее примерно по одинаковым ценам. Кого из поставщиков выбрать?

По-видимому, преимущество, при прочих равных условиях, будут иметь те поставщики, которые будут иметь более короткое плечо доставки смеси. Но это преимущество будет потеряно при изменении географии строительства. Ответом на этот вопрос стало появление мобильных или легко возводимых бетонных заводов, которые имеют возможность быть легко демонтированы и смонтированы в нужном месте. Безусловно, далеко не все предприятия нуждаются в перемещении, поэтому должны быть еще какие-то преимущества зданий из металлоконструкций с болтовыми соединениями. В чем же эти преимущества?

Очевидно, что для выполнения болтового соединения не требуется высокой квалификации рабочего, а качество соединения довольно просто контролировать (контроль усилия затяжки). По сравнению со сварными (неразъемными) соединениями болтовые являются менее сложными и не требуют высокой квалификации, а значит, и высокой оплаты труда.

4. Еще одним примером является развитие технологии так называемого «сухого» строительства. Рассмотрим технологию такого строительстванапримересистемы, предложеннойфирмой«Кнауф».

Для российских условий с большой удаленностью объектов строительства, плохими коммуникациями, суровым климатом и низкими стимулами высококачественного труда очень важным является создание таких условий, которые бы способствовали решению проблем качественного исполненияработ и росту производительности.

13

Немецкая фирма «Кнауф», вышедшая на российский рынок в 90-е годы прошлого века, шаг за шагом внедряла свою комплексную систему «сухого» строительства, применение которой отчасти решает обозначенные выше проблемы.

Первое, с чего начали специалисты «Кнауф», – организация производства качественного гипсокартона и его разновидностей. Одновременно с производством гипсокартона было организовано на тех предприятиях и производство сухих гипсовых смесей (а затем и цементных), а также пазогребневых плит для перегородок. Для продвижения своей продукции фирмой «Кнауф» была создана сеть учебных центров, в которых ведется подготовка рабочих кадров.

Еще одним шагом явилась организация производства металлопрофилейи крепежных элементов на российских предприятиях.

Все эти шаги привели к постепенному расширению применения системы «Кнауф» в строительстве, а следовательно, и расширению производства изделий, составляющих систему.

Результатом более широкого использования системы «Кнауф» стало повышение качества выполняемых работ, минимизация влияния субъективного фактора на результат работы, снижение материалоемкости, повышение скорости выполнения работ и производительности труда.

Зададимся вопросом: почему «сухая штукатурка», которая производилась в СССР на тех же предприятиях, на которых сегодня производятся гипсокартон и другие элементы системы Кнауф, не получила широкого применения в строительстве?

Очевидно, результат зависит от системного решения всех вопросов, а именно: «Кнауф» предложила не только материал, а весь необходимый набор материалов и изделий для строительства, а, кроме того, систему проектирования и сеть для обучения персонала (рабочих и инженеров).

Таким образом, применение тех или иных строительных материалов и технологий мотивируется экономическими, климатическими, социальными и политическими факторами.

14

В современных условиях главным регулятором технической политики в сфере строительства является государство. Именно государство посредством регулирования законодательной среды, налоговой и социальной политики влияет на все аспекты строительного производства.

Мощнейшим средством управления строительством со стороны государства является система нормативной документации в строительстве.

Система нормативных документов в строительстве – комплекс взаимосвязанных нормативных документов. Все эти документы объединены по принципу общих целей и задач, в перечень которых входят: обеспечение безопасности, повышение эффективности и качества строительства. Эти нормативные документы могут применяться какнаобязательной, так инадобровольнойоснове.

На территории РФ применяют такие нормативные документы, как: строительные нормы (СН); своды правил по проектированию и строительству (СП); национальные (или введенные в

качестве национальных межгосударственные или международные) стандарты РФ (ГОСТ-Р и ГОСТ); специальные технические условия на проектирование и строительство, а кроме того, технические свидетельства о пригодности новой продукции (СТУ и ТС); стандарты организации, в том числе технические условия на применяемую продукцию (СТО и ТУ) [1].

При реализации своего управления государство учитывает те факторы, о которых излагалось выше, а именно: климатические, социальные, культурные и экономические особенности регионов и населяющих их народов.

Нужно признать, что процесс урбанизации во многом нивелирует многие отличия регионов страны, однако в будущем мы, по-видимому, столкнемся с обратным процессом – деурбанизацией. Именно тогда при увеличении объемов индивидуального строительства проявятся в полной мере особенности культуры и традиции народов.

15

2.МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

ИМАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ

Минеральные вяжущие вещества имеют достаточно долгую историю применения, тем не менее и сегодня их можно отнести к современным строительным материалам.

Минеральные вяжущие вещества представляют собой большое количество порошкообразных веществ, которые при смешивании с водой и наполнителями образуют пластичную массу, которая постепенно становится каменистой [2].

К неорганическим вяжущим относят большую группу веществ, однако не все они находят широкое применение сегодня в строительной практике.

Остановимся на наиболее часто применяемых вяжущих: из-

весть, гипс, магнезиальный и портландский цементы.

Сферы применения перечисленных вяжущих в строительстве не остаются постоянными. По мере развития строительных технологий меняются и сферы применения вяжущих, а также объемы их применения.

Известь

Известь – вяжущее, получаемое обжигом известняка (СаСО3) при температуре 900–1200 ○С.

Взависимости от количества воды получают: известь «пу-

шонку» (Са(ОН)2), известковое тесто различной плотности, известковое молоко, известковую воду.

Известь довольно широко применяется в строительстве благодаря таким ее свойствам, как высокая пластичность и водо-

удерживающая способность известкового теста.

Вто же время известь имеет три серьезных недостатка –

низкие скорость твердения и прочность, а также очень низкую водостойкость.

16

Известь относится к воздушным вяжущим, которые способны твердеть только на воздухе. Негативные свойства извести объясняются тем, что твердение извести происходит в основном за счет удаления избыточной воды (высушивания) и кристаллизации гидрата окиси кальция – Са(ОН)2. Процесс удаления влаги протекает очень медленно и является обратимым, при увлажнении извести будут иметь место ее набухание и снижение прочности.

Кроме твердения за счет высушивания существует другой механизм твердения – карбонизация. Процесс предполагает взаимодействие гидрата окиси кальция с углекислым газом с образованием карбоната кальция:

Учитывая то, что процесс карбонизации очень медленный и может протекать лишь в поверхностном слое материала (наличие СО2), этим процессом можно пренебречь, и его вклад в твердение извести не учитывать.

Благодаря своим позитивным свойствам известь традиционно широко применялась в виде известкового теста при изготовлении кладочных и штукатурных растворов.

Однако в последнее время эта сфера применения извести становится менее популярной по причине изменений в технологии строительства. Значительное распространение сухих растворных смесей потеснило традиционные растворы, в том числе содержащие известь.

В то же время при производстве сухих гипсовых смесей известь широко применяется в их составе в качестве пластификатора и регулятора скорости схватывания. В рецептурах сухих гипсовых смесей известь используется в качестве «пушонки».

Наиболее массовой сферой применения извести в настоящее время является применение ее как компонента известковокремнеземистого вяжущего для производства силикатных бетонов автоклавного твердения.

17

К бетонам автоклавного твердения относится большая группа материалов: силикатный кирпич, плотные силикатные бетоны, ячеистые силикатные бетоны.

Наиболее распространенными из приведенного перечня, безусловно, являются ячеистые бетоны, однако для многих регионов страны актуальны и другие силикатные бетоны.

Гипсовые вяжущие вещества

Гипсовые вяжущие и материалы на их основе обладают рядом важных свойств. Производство гипсовых вяжущих нетоксично, потребление топлива и энергии очень низкое (примерно в 4–5 раз меньше, чем производство цемента). Гипсовый материал обладает прекрасными тепло- и звукоизоляционными свойствами, противопожарной защитой и относительно невысокой плотностью и декоративными свойствами [3]. Кроме того, применение гипса в отделке обеспечивает благоприятный климат помещения с помощью способности материала «дышать», впитывать и отдавать влагу.

Увеличилось количество исследований по разработке водостойких гипсовых вяжущих. Новое поколение вяжущих было разработано для низкого расхода воды и высокой эффективности гипсовых смесей.

Натуральный гипс – это сырье для производства гипсовых вяжущих. Вяжущее получают термической обработкой природного гипса при температуре до 170 оС:

Эти вяжущие относят так же, как и известь, к вяжущим воздушного твердения.

Неводостойкие смеси на основе гипсовых вяжущих используются для внутренней обработки поверхностей зданий и сооружений в сухих и нормальных условиях. СГС (сухие гипсовые смеси) на основе водостойких гипсовых вяжущих используются для отделки помещений внормальных, влажных и сырых условиях.

18

Традиционно гипсовые вяжущие широко используются для производства штукатурных растворов и изготовления внутренних самонесущих перегородок. В прошлом достаточно большой объем гипсовых вяжущих применялся для производства так называемой «сухой штукатурки».

Внастоящее время ввиду изменения технологии строительства структура потребления гипсовых вяжущих изменилась. Вместо растворных смесей, изготовляемых на месте использования «на глазок», широкое применение получили сухие гипсовые смеси самого разного назначения.

Сухая гипсовая смесь – это однородный материал с наилучшим содержанием, состоящий из тщательно смешанных сухих ингредиентов – гипсовых вяжущих, заполнителей, пигментов и добавок, которые меняются в зависимостиотобласти применения.

Всоответствии с существующей классификацией СГС могут быть подразделены на следующие основные виды:

– штукатурные (в том числе декоративные и защитные);

– шпатлевочные;

– монтажные;

– клеи;

– затирочные;

– напольные (выравнивающие для устройства пола). Особенностью сухого раствора на основе гипса по сравне-

нию с цементным раствором аналогичного назначения является более высокая производительность из единицы массы сухой смеси. Использование сухих штукатурных смесей для отделки может более чем в 2 раза уменьшить затраты на рабочую силу, а расход смеси почти вдвое меньше, чем у бетонной смеси при такой же обработке поверхности.

На смену «сухой штукатурке» пришел гипсокартон (ГКЛ), представляющий собой слой затвердевшего гипсового теста в обкладке из картона. Гипсокартон имеет стабильные характеристики качества и строго выдерживаемые размеры. При необходимости в гипсовое тесто при производстве листов может вво-

19

диться микродисперсный армирующий наполнитель (стекловолокно, базальтовое волокно). В этом случае производимый лист приобретает повышенные показатели прочности при изгибе, а материал называется гипсоволокнистый лист (ГВЛ).

Ассортимент производимых гипсовых листов достаточно широк как по размерам (толщине), так и по физико-механичес- ким характеристикам. Гипсокартон является элементом системы так называемого «сухого строительства», которой будет посвящена отдельная лекция.

Еще одним элементом системы сухого строительства являются гипсовые пазогребневые панели (ПГП), используемые для возведения межкомнатных перегородок

ПГП из гипса изготавливают методом литья с использованием пластифицирующих добавок, которые необходимы для повышения прочности изделия. Существенным недостатком гипсовых пазогребневых плит является способность впитывать влагу при контакте с жидкостью [4].

Магнезиальное вяжущее (цемент Сореля)

К магнезиальным вяжущим веществам относят каустиче-

ский магнезит и каустический доломит.

Каустический магнезит получают путем обжига некоторых природных минералов (магнезита MgCO3, доломита CaCO3·MgCO3, брусита Mg(OH)2 и т.д.) при температуре 650–800○С с высоким содержанием карбоната или гидроксида магния с последующим из-

При смешивании с водным раствором солей магния (сульфат магния или хлорид магния – бишофит), по составу близким к морским солям, каустический магнезит путем полимеризации образует пластическую массу с высокими адгезионными свойствами, которая при затвердевании переходит в высокопрочный цементный камень [5].

20