Кашеварова Г.Г., Ширяева О.А., г. Пермь
ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ МОНОЛИТНОГО ДОМОСТРОЕНИЯ В ПЕРМСКОЙ ОБЛАСТИ
Монолитное домостроение не сразу завоевало широкое признание в нашей стране. Долгие годы предпочтение отдавалось полносборному строительству. Монолит при возведении зданий применялся редко, в основном выполнялись отдельные монолитные участки, для которых невозможно было использовать сборные элементы конструкций.
Еще десять лет назад доля монолитного домостроения не превышала 5% от общего объема строящегося жилья, остальные 95% приходились на панельные и кирпичные дома. В настоящее время перспективность данной технологии признана как строителями, так и заказчиками, в первую очередь для возведения комбинированных конструктивных систем (с монолитным каркасом и наружными стенами из штучных материалов). Бурное развитие монолитного домостроения обусловлено рядом причин:
– возможностью создания более гибких архитектурно-планировочных решений жилых домов и архитектурных ансамблей в целом (свободные планировки с большими пролетами и требуемой высотой потолка), любых криволинейных форм, что расширяет палитру архитекторов при создании уникальных образов зданий;
– полной независимостью объектов строительства от предприятий сборного железобетона;
– возможностью значительно уменьшить размеры строительной площадки, что очень важно, особенно при реконструкции жилья в исторической части города;
– отсутствием проблемы «стыка», характерной для домов из сборных железобетонных элементов (стены, выполненные по монолитной технологии, практически не имеют швов, и соответственно не возникает проблем со стыками и с их герметизацией);
– более низкой удельной стоимостью монолитного жилья по сравнению со сборными железобетонными или кирпичными домами (возможность возведения монолитных стен и перекрытий меньшей толщины уменьшает нагрузку на фундамент, и соответственно затраты на его возведение);
– возможностью устройства наружных ограждающих стен монолитных домов из любых панелей, мелкоштучных элементов, комбинированными и в виде вентилируемых фасадов;
– узлы монолитных конструкций обладают повышенной жесткостью, а здания — более устойчивы, по сравнению со сборными и кирпичными.
– данная технология позволяет возводить здания разного назначения различной этажности, так как несущий каркас из монолитного железобетона способен выдерживать большие нагрузки.
При всех достоинствах монолитного домостроения данная технология (впрочем, как и всякая другая) не лишена и некоторых проблем.
Принимая участие в работе над возведением монолитных зданий, проектировщики, строители и ученые сталкиваются с рядом особенностей, не характерных для строительства кирпичных и панельных домов.
Во-первых, важнейшим направлением обеспечения качества монолитного домостроения является обучение инженерно-технического персонала строительных организаций. Большинство выявленных дефектов в области монолитного домостроения является следствием незнания руководителями и непосредственными исполнителями работ элементарных правил укладки бетонной смеси, несоблюдения условий непрерывности укладки и возобновления бетонирования, правил тепловой обработки бетона, неумения выполнять обязательные контролирующие мероприятия по ходу выдерживания ответственных несущих конструкций.
Из-за высокой стоимости опалубки с целью увеличения количества циклов ее оборачиваемости, строители зачастую не соблюдают режимы выдерживания бетона в опалубке и производят распалубку конструкций на более ранней стадии, чем это предусматривается технологическими картами и СНиП 3-03-01-87.
Все виды контроля качества ведения бетонных работ переносятся на строительную площадку. Отсюда вытекают возрастающие требования к уровню инженерной подготовки линейных ИТР подрядных организаций, инженеров по контролю качества (технадзору) заказчика. Они дают обязательства о неукоснительном соблюдении технологических процессов, СНиП и ГОСТ, и на них ложится вся ответственность за качество возводимых сооружений.
Важной проблемой технологии монолитного домостроения в условиях России является задача интенсивности строительства и ресурсосбережения.
Производственный цикл перенесен на строительную площадку под открытым небом, а это значит, что дождь, снег, ветер, жара и холод будут создавать дополнительные трудности производству монолитных конструктивных элементов. Особые сложности возникают в холодное время года, поэтому возникает необходимость ускорения твердения бетона при отрицательных температурах.
Особенно важно соблюсти режимы прогрева конструкций, обеспечить распалубочную прочность бетона. Выдерживание бетона до достижения требуемой прочности – один из важных этапов возведения монолитных элементов зданий. Содержащаяся в бетоне вода затворения на начальном этапе твердения в основном находится в свободном виде. При повышении температуры химическая активность воды увеличивается, что приводит к ускорению твердения. При понижении температуры химическая активность воды падает, а при температуре 0 оС происходит переход в твердую фазу – лед. Замерзающая вода увеличивается в объеме, что приводит к нарушению структуры бетона, снижению его физико-технических характеристик и, прежде всего, прочности. При этом морозостойкость и водонепроницаемость монолитного изделия может снизиться в несколько раз.
Твердение бетона при низких температурах воздуха существенно замедляется, и при ее значениях ниже 5 °C бетон необходимо прогревать. В настоящее время при отсутствии надежных и недорогих химических добавок – ускорителей твердения бетона технология зимнего бетонирования в основном базируется на применении методов прогрева бетона с его последующим выдерживанием до достижения нормативных критической и распалубочной прочности. Такая технология является, в сущности, ресурсосберегающей, так как ценой дополнительных энергозатрат достигается возможность:
– сократить сроки строительства;
– эффективно использовать трудовые ресурсы и оборудование, в частности, опалубку;
– применять более дешевые бездобавочные бетонные смеси;
– исключить замерзание бетона в раннем возрасте и гарантировать требуемое высокое качество возводимых конструкции.
Существуют различные методы прогрева бетона монолитных конструкций, выбор которых должен быть экономически обоснован с учетом типа конструкций, масштаба строительного объекта, энергоемкости метода, его надежности и трудозатрат.
Зимний период строительства в Перми длится в среднем 6 месяцев. Высокая стоимость электроэнергии и часто ограниченные мощности на временное энергоснабжение объектов затрудняют электропрогрев монолитных конструкций. В связи с этим все шире применяются так называемые «холодные» смеси – с противоморозными добавками.
Недорогие противоморозные добавки – «ДЭЯМ» и «АНТИФРИЗ», а добавка «ЦМИД-4», одновременно противоморозная и ускоряющая процесс твердения. Весьма важен тот факт, что эти добавки не вызывают коррозию арматуры. Добавка «ЦМИД-4» сертифицирована Госстроем РФ.
Процессы технологического обеспечения обогрева и выдерживания бетона относятся к основной группе работ по изготовлению монолитных железобетонных конструкций в построечных условиях и во многом определяют их конечные свойства и общее качество возводимого здания по критериям долговечности и надежности. Первым этапом их информационной подготовки для любого объекта является проработка специальных технологических регламентов на обогрев и выдерживание бетона на стадии разработки ППР. Здесь определяются способы обогрева и выдерживания монолитных конструкций, конкретные режимы, обеспечивающие достижение необходимой прочности бетона к моменту их распалубливания или загружения, конкретизируются правила выполнения работ при тепловой обработке бетона на объекте.
Анализ существующих технологических регламентов на обогрев и выдерживание бетона показывает, что в большинстве случаев вопросы тепловой обработки бетона недостаточно проработаны и сводятся к перепечатке общих сведений и правил. Не учитываются сложность и высокая трудоемкость теплотехнических, температурно-прочностных и электротехнических расчетов при моделировании поведения бетона несущих конструкций. При этом плохо срабатывает традиционный для таких ситуаций подход типового проектирования, поскольку типовые технологические карты не в состоянии учесть всего реального многообразия условий.
Следует отметить, что получения монолитного бетона с заданными характеристиками и требуемой категорией поверхности конструкций можно добиться только путем правильной организации лабораторного контроля качества бетонных работ.
К сожалению, во многих строительных организациях отсутствуют собственные лаборатории, а большинство предприятий-изготовителей бетонной смеси не контролируют процесс укладки и уплотнения бетонной смеси строителями.
Обеспечение качества монолитных конструкций заключается в применении специальных методов контроля состояния бетона в ходе возведения конструкций на стройплощадке. И раньше, и сейчас основной акцент делается на прессовые испытания образцов-кубов. Однако при высоких темпах и объемах работ, при невозможности обеспечения адекватных условий уплотнения и выдерживания бетона образцов и реальных конструкций прессовые испытания в основном выполняют функцию выборочного подтверждения класса бетона, использованного непосредственно при изготовлении конструкций, и не работают в качестве оперативного элемента управления процессами выдерживания бетона.
Современные способы контроля качества работ на стадии обогрева и выдерживания бетона включают температурный и выборочный контроль прочности бетона неразрушающими методами. С увеличением объемов и интенсивности бетонных работ, возрастанием ответственности за принятие решений роль этих способов контроля, встроенных в структуру управления производственными процессами обогрева и выдерживания бетона несущих конструкций зданий, резко возросла. На первый план выступили проблемы, связанные с достаточностью такого контроля по объемам выборки, оперативностью и качеством обработки получаемых результатов для обеспечения процедур принятия решений.
Достоверность результатов выборочного контроля определяется объемами измерений требуемых показателей. Так, например, существующие правила приводят к необходимости проведения круглосуточного контроля температур бетона в 40 – 50 точках забетонированных конструкций. При этом сами по себе измерения температуры не являются основной задачей – цель измерений заключается в анализе результатов по критериям скоростей разогрева-остывания бетона, достигнутой прочности, температурных перепадов бетона и наружного воздуха, требуемой продолжительности обогрева. Процедура обработки результатов должна включать элементы статистического и вероятностного анализа, сложные методики и алгоритмы расчета прочностных показателей бетона и прогнозирования временных параметров выдерживания. Выполнение такого анализа в условиях строительной площадки при старой информационно-методической базе температурного контроля оказалось невозможным. Оставаясь обязательным мероприятием, температурный контроль выполняется на стройках в большинстве случаев крайне неквалифицированно, небрежно и в совершенно недостаточном объеме.
Так, объединением МИСИ-КБ в с участием специалистов кафедры технологии строительного производства МГСУ разработана методика оперативного температурно-прочностного контроля. Это комплексная научно-техническая разработка, в рамках которой строительные объекты и организации оснащаются приборными и программными средствами для проведения оперативного температурно-прочностного контроля, укомплектовываются квалифицированными исполнителями работ для выполнения контроля.
Функционирование системы строится на использовании комплектов температурных датчиков с регистрирующим прибором для выполнения множественных прямых и косвенных (через опалубку) измерений температур бетона.
(Применение этой системы на строительных объектах Москвы осуществляется с 1995 г. в рамках технологического сопровождения обогрева и выдерживания бетона, выполненного объединением МИСИ-КБ на значительном числе объектов.)