Главная / Ресурсо-энергосбережение  УДК

Черноусенко Г. И., г. Воронеж.

Ресурсо- и энергосбережение

в производстве и использоваинии поризованных бетонов.

 

Автор представляет достигнутые результаты ресурсо- и энергосбережения в ходе опытно-экспериментального строительства на основе технологий строительной

 системы «Монопор».

 

В современном строительстве проблему ресурсо- и энергосбережения следует решать на всех этапах строительства:

            - добыча и транспортировка исходного сырья;

            - приготовление смесей, выпуск строительных материалов и конструкций;

            - использование сырья, материалов и конструкций при возведении строительных объектов;

            - доведение объектов (отделка) до уровня готовности к монтажу и эксплуатации;

            - эффективная эксплуатация объектов;

            - утилизация.

            Основные требования к объектам строительства закладывают на этапах проектирования и учитывают необходимый набор природно-климатических, функциональных и социально-экономических факторов. При этом строительное материаловедение может являться как исходным звеном, обеспечивающим известные и существующие на практике возможности для реализации требуемого набора эксплуатационных параметров зданий и сооружений, так и завершающим, если требуются при проектировании материалы и конструкции с новыми или улучшенными параметрами.

            В Воронеже многие годы учеными и специалистами ведутся научно-исследовательские и опытно-экспериментальные работы по использованию в строительстве одного из видов ячеистых бетонов - поризованного бетона. Результаты опытно-экспериментального строительства, осуществляемого с 1994 года и насчитыващего не менее сотни объектов в стране и за рубежом позволяют утверждать, что строители получают в свое распоряжение универсальный композиционный материал на минеральных вяжущих, способный конкурировать с традиционными бетонами и смесями при строительстве широкого набора объектов.

            Этот мелкозернистый бетон приготавливают  в высокоскоростных турбулентных смесителях с использованием воздухововлекающих поверхностно-активных веществ (ПАВ) отечественного производства в широком диапазоне объёмной плотности-от 200 до 1900 кг/м³ и с требуемым набором реально-достижимых параметров прочности-от 0,1 до 600 кгс/см². Используя процессы механо-химактивации, энергетической «накачки» мелкозернистой гидродинамической системы удается целенаправленно создавать структуры с заданными свойствами как на ранних, так и на всех последующих стадиях формирования искуственного камня.

            Универсальность поризованного бетона заключается прежде всего в том, что из него монолитным способом можно исполнить практически все элементы зданий и сооружений, а также изготовить большой перечень строительных изделий и железо-бетонных конструкций (стеновых и фундаментных блоков, колодцевых колец, элементов для забора и др.). К тому же поризованный бетон по набору характеристик охватывает все диапазоны условного деления ячеистых бетонов на теплоизоляционный, конструкционно-теплоизоляционный и конструкционный.

            Поризованные бетоны различной рецептуры являются не только универсальным материалом с точки зрения возможностей обходиться на стройплощадке без продукции стройиндустрии, обеспечивающей традиционные технологии строительства. Этот композиционный материал легко дополняет и  сочетается с любыми строительными материалами искуственного и естественного происхождения. Повышенная пластичность, высокая адгезионная и водоудерживающая способность позволяют применять смеси различной плотности для внутрених и внешних штукатурных работ.

            Высокопористый бетон с плотностью D=200-400 кг/м³ способен заменить любые эффективные утеплители, тем более на химической, полимерной основе, которые выделяют, как правило, вредные вещества, имеют ограниченный временной ресурс и вызывают ряд других негативных проявлений в процессе эксплуатации объектов.

            Технологические решения, разработанные на основе строительной системы «Монопор», позволяют приготавливать и использовать требуемые рецептуры смесей в построечных условиях в широком диапазоне природно-климатических условий (-30÷40˚С, дождь, снег…) в режиме естественного набора прочности без использования специальных противоморозных добавок и без принудительного ускорения твердения с использованием тепловых установок. Поризованные бетоны различной плотности демонстрируют такую стабильную способность к самоорганизации на основе процессов гидратации при пониженных и отрицательных температурах, что можно смело утверждать о существовании так называемой криотехнологии бетонов.

            Выявление в процессе опытно-экспериментального строительства и теоретических исследований закономерностей поведения поризованных бетонов позволяет разработчикам уверено предлагать строителям позитивные результатаы в виде технических средств, оснастки, измерительных приборов, ориентировочных рецептур и регламентов выполнения общестроительных и отделочных работ.

            Варианты монолитного исполнения элементов зданий и сооружений из поризованных бетонов различной плотности и прочности дают возможность реализовать идею минимизации длины технологической цепочки по превращению исходного сырья в готовую строительную продукцию. Эта схема при использовании непосредственно на стройплощадке обеспечивает не только сокращение временного цикла в строительном производстве, но и значительно снижает затраты материальных, энергетических и трудовых ресурсов, минимизирует транспортные издержки и расходы на посредников.

            Уникальные технологические особенности приготовления поризованных смесей позволяют значительно понизить уровень требований к исходному сырью в сравнении с обычными бетонными смесями. Это доказано примерами использования цемента, «закаменевшего» в мешках, песка с примесью глинистых до 20%, воды из любого источника, включая морскую, грунта из смеси песка, гумуса, травы с корнями и др. Это вовсе не означает, что разработчики технологий рекомендуют пользователям некачественное исходное сырьё, но то, что при определённых обстоятельствах для менее ответственных объектов можно использовать и его, следует считать доказанным.

Перечисленные факты можно рассматривать как демонстрацию технологических и экономических преимуществ предлагаемых инновационых разработок. Качество строительства, оцениваемое по набору основных эксплуатационных параметров, обеспечивается при этом на сравнительно высоком уровне и в меньшей степени зависит от профессиональной подготовки рабочих, чем при использовании традиционных материалов и технологий. Негативное влияние так называемого «человеческого» фактора может быть минимизировано стимулированием таких качеств у рабочих, как внимательность, аккуратность, добросовестность… Простота технологических операций, заложенных в регламенты работ на основе строительной системы «Монопор», позволяет добиваться высокого качества и роста производительности труда.

            Результаты многолетнего эксериментального строительства позволяют заявить, что при выполнении общестроительных работ (возведение каркаса зданий и сооружений-фундамент, стены, перекрытия, перегородки и даже монолитной крыши) в расчете на 1м² полезной площади (при средней толщине стен не < 0,5 м) достигнуты следующие уровни затрат в ресурсном виде:

1)      трудовые ресурсы                                             - 3 чел.дня;

2)       строительные материалы:

- цемент ПЦ 500 Д0                                          - 300 кг;

- песок                                                                - 600 кг;

- вода                                                                  - 300 л.;

- хим.добавка (ПАВ)                                         - 0,6 л.;

- фибра                                                                - 0,5 кг.

                        3) электроэнергия                                                   - 3÷5 кВт/час;

                        4) аммортизация оборудования и оснастки         -не < 300 руб/м².

Эти результаты обуславливают достаточно низкий уровень себестоимоти строительства, который недостижим при использовании традиционных строительных материалов и технологий. Если же учитывать капитальные затраты на оснащение одного рабочего  места  (для бригады из 3-5 человек),  которое    составляет не < 250 тыс. рублей (на 01.01.2010 г.), то экономическая эффективность предлагаемого набора технологий строительства становится еще более очевидной.

Важным показателем ресурсосбережения является факт, что при малоэтажном строительстве (до 5 этажей) не требуется использование крановой техники, достаточно простейших подъёмных механизмов.

            При качественном исполнении монолитных стен и перекрытий возможно минимизировать объёмы и даже полностью исключить такие виды отделочных работ, как оштукатуривание стен и потолков, заливку выравнивающей основы под полы. Для монолитных фундаментов возможно не выполнять наружную гидроизоляцию. При монолитном исполнении крыши чердачного типа или мансардных этажей достигается 100% использование полезной площади при значительгом сокращении расхода пиломатериалов и соответствующих видов работ.

            Предлагаемые проектно-конструкторские, технические и технологические решения обеспечивают высокие теплозащитные параметры ограждающих элементов зданий и сооружений, требуемые прочностные значения несущих конструкций, необходимый уровень влаго- и морозостойкости. В отношении требуемых параметров пожаробезопасности или огнестойкости несущего каркаса объектов не существует никаких сомнений. Этот материал можно назвать деревянным бетоном или бетонным деревом. Сходство состоит не только в диапазоне плотности при котором бетонные изделия легче воды и плавают. Этот материал легко пилится, сверлится, рубится топором, обрабатывается с помощью стамески, в него ввинчиваются саморезы и вбиваются гвозди. Но в отличие от древесины он не гниет, не горит, не набухает при воздействии влаги и даже защищает металлические элементы (арматуру) от коррозии, что очень важно для несущих конструкций и во многом обуславливает надежность и долговечность зданий и сооружений.

            Следует особо отметить, что монолитное  исполнение всех элементов в сочетании с ячеистой структурой поризованных бетонов дают основания предпологать высокий уровень сейсмостойкости различных объектов строительства.

            Если вспомнить о последнем из перечисленных этапов строительного производства-утилизации, то можно предположить, что он не составит особых затруднений. С соотвествующим набором инструмента, способного расчленять металл, арматуру, возможно распилить на элементы каркас любого объекта, построеного из этого мелкозернистого, пористого, однородного, изотропного и экологически чистого материала. При этом, полученные элементы, как продукт утилизации могут быть пригодны для последующего использования в строительстве.

Важнейшей особенностью поризованных бетонов является то, что процесс гидратации вяжущего в нем идет десятилетиями. Это ведет к реорганизации структуры и к дальнейшему увеличению параметров прочности за счёт термодинамического резерва не до конца прогидратировавших зерен цемента.

            Перечисленные технологические, эксплуатационные и экономические показатели получены разработчиками иновационных решений на основе многолетнего опытно-экспериментального строительства, что является наилучшим доказательством их достоверности. Многие материаловедческие результаты подтверждены научно-исследовательскими работами в различных научных школах страны (не менее 5 докторских и более 20 кандидатских диссертаций по тематике ячеистых бетонов).

            К настоящему времени существует определенный набор нормативных документов для использования в проектировании и строительстве некоторых видов ячеистых бетонов. Применительно к поризованным бетонам, как особого вида композиционных материалов на минеральных вяжущих, наработана значительная основа для использования её в широкой строительной практике с перспективами дальнейшего совершенствования и развития.

 

                Библиографический список:

1.       Сватовская Л. Б. Фундаментальные основы свойств композиций на неорганических вяжущих.

- СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения, 2006 г.-84 с.

2. Борисов Ю. М., Черноусенко Г. И. Эффективные инновационные решения при выполнении общестроительных работ.

//Строительные материалы, оборудование, технологии XXΙ века. 2008 г. №7. Стр.78-79.//

2.       Моргун Л. В. Композиционные материалы.

//Строительные материалы.// Учебное пособие под ред. Айрапетова Г. А. и Несветаева Г. В.

г. Ростов н/Д. Феникс, 2004 г. Стр. 540-562.

4. Славчева Г. С. Поризованный бетон: структура и строительно технологические свойства: монография- Воронеж. Гос. Арх.-строит. Ун-т.- г. Воронеж, 2009 г.-136 с.