Размещено на http://www.allbest.ru/

Диссертация

на тему: Исследование возможностей и эффективности применения пенобетона в малоэтажном строительстве



ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Воздухопроницаемость - способность материалов и конструкций пропускать воздухпод влиянием перепада давления воздуха.

Дуплекс (от англ. duplex - «двойной») - это бюджетный вариант уютного загородного дома, как правило, разделённого на две автономные секции общей стеной, иными словами, это дом на две квартиры, с двумя независимыми входами.

Конструктивный элемент здания (сооружения каркаса) - конструкция, выполняющая определённую функцию и являющаяся составной частью здания, сооружения или каркаса здания (фундамент, стена, колонна, строительная ферма и т. д.).

Малоэтажное строительство - это возведение жилых объектов небольшой этажности, как правило, до трёх этажей

Надёжность способность системы сохранять свои качества (нормально функционировать) в заданных условиях эксплуатации в течение заданного промежутка времени. В строительстве понятие надёжности находит все более широкое применение - это надёжность проектируемых конструкций, надёжность функционирования сооружения в целом, надёжность организационных систем - транспортной, снабжения, связи, диспетчерской службы и т.д.

Пенобетон - это смесь бетонной смеси и специальных пенообразующих добавок, которая создаётся путём перемешивания.

Проект (проектно-сметная документация) - в традиционном понимании это совокупность документации для возведения здания или сооружения, включающая чертежи и текстовой материал (сметы, пояснительные записки, отчёты об инженерных изысканиях и т.д.). В строительных нормах по организационным вопросам проектирования «проектом» также называется результат первой (основной) стадии проектирования, на основании которой затем составляется «рабочая документация».

Строительная площадка - производственная территория, выделяемая в установленном порядке для размещения строительных сооружений, а также машин, материалов, конструкций, производственных и санитарно-бытовых помещений и коммуникаций, используемых в процессе строительства.

Строительное производство - комплекс подготовительных и основных строительно-монтажных и специальных работ при возведении, реконструкции и капитальном ремонте любых зданий и инженерных сооружений.

Строительство (капитальное строительство) - вид производственной деятельности, результатом которой является строительная продукция (законченные и подготовленные к эксплуатации здания или сооружения производственного или непроизводственного назначения) или строительные материалы и изделия.

Сэндвич-панель - строительный материал, имеющий трёхслойную структуру, состоящую из двух листов жёсткого материала (металл, ПВХ, ДВП, магнезитовая плита) и слоя утеплителя между ними.

Таунхаус (англ. townhouse) - малоэтажный жилой дом на несколько многоуровневых квартир, как правило, с изолированными входами (то есть без общего подъезда), получивший распространение в европейских городах и пригородах на территории застройки средней плотности.

Теплопроводность - способность материальных тел к переносу энергии (теплообмену) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела.

Энергоэффективность - эффективное (рациональное) использование энергетических ресурсов.

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ГАП - главный архитектор проекта.

ГИП - главный инженер проекта.

ГОСТ - государственный стандарт.

м. - метр.

млн. - миллион.

МСН - Система межгосударственных нормативных документов в строительстве.

НПБ - нормы пожарной безопасности

РД - руководящие документы

РДС - руководящие документы в строительстве

РК - Республика Казахстан.

СМ - строительные материалы

СН - санитарные нормы.

СНиП - строительные нормы и правила.

СП - свод правил

тыс. - тысяча.



ВВЕДЕНИЕ

Жилищная проблема в современном казахстанском обществе сегодня остаётся одной из самых острых социальных проблем.

Принимаемые государственными органами меры (такие к примеру, как программа «Доступное жилье - 2020», предоставление арендного жилья с последующим правом выкупа и т.п.) желаемого эффекта пока не приносят, поэтому ситуация на рынке жилья остаётся неизменной.

Сегодня стоимость недвижимости в значительной степени превышает покупательскую способность населения, также значительно усложнены действующие условия получения кредитования на приобретения жилья: высокие первоначальные взносы и высокие процентные ставки, медленно продвигающаяся очередь на жилье, предоставляемое по государственным программам (сегодня 148 тысяч человек) [23] и т.п. обуславливают острую необходимость поиска путей решения данной важной проблемы. Поскольку решение жилищного вопроса граждан - это важнейшее направление повышения качества жизни всего населения, обеспечения такой необходимой социальной стабильности, индикатор качества экономического развития страны и её демографического роста.

Видится, что обострение жилищной ситуации и низкий уровень обеспеченности населения жильём в целом определяет необходимость реформирования действующей системы, а также пересмотра существующих механизмов по обеспечению населения доступным жильём и разработки новых технологий быстрого возведения нового и доступного жилья.

В мировой практике современным инструментом решения главной проблемы среднестатистической семьи, а именно потребности в недорогом и хорошем жилье - является малоэтажное строительство [16, С. 69-74].

Родоначальником малоэтажного строительства стала Великобритания, где по сей день, данный сегмент продолжает активное развитие.

Казахстанцы с недавнего времени также начали ценить возможность иметь жилье в экологически чистых зонах не меньше, чем жители американских или европейских мегаполисов. Причина этого кроется в желании людей жить в личном обустроенном и комфортабельном доме, а использование инновационных материалов и технологий, поможет вывести малоэтажное строительство на новый уровень, сильно сократив сроки строительства и стоимость готового объекта. В таких домах живёт минимальное количество соседей, которые друг друга хорошо знают, поэтому складывается свой, так сказать тесный круг общения, формируя устойчивую социальную группу, ответственную за своё собственное жильё. Как показывает мировая практика, такой тесный круг более управляем, поэтому способен наиболее эффективно эксплуатировать жилищное хозяйство. Поэтому малоэтажки все сильнее привлекают внимание заказчиков и инвесторов.

Малоэтажное строительство является неким новым трендом на казахстанском рынке недвижимости, который все сильнее набирает популярность. Усыновлённым является тот факт, что в наше время объём малоэтажного строительства в общей структуре рынка Казахстана неуклонно растёт. Анализ данного сегмента строительного рынка показал, что спросом пользуются как многоквартирные малоэтажные дома, так и индивидуальные коттеджи. строительство малоэтажный пенобетон

Что и понятно - ведь при высоте дома в 2-3 этажа площадь заселения гораздо меньше, чем в 17-20 этажных высотках нынешних «спальных» районов, а, следовательно, и у покупателей квартир будет намного меньше соседей.

Основными преимуществами жилых проектов малоэтажного строительства являются:

– комфортная обстановка проживания в малоэтажных зданиях, где человек себя чувствует более свободно, чем при многоэтажной городской застройке - строения в 3-4 этажа не «давят» своими размерами, а значит, психологически проживание в них более комфортно;

– высокие темпы строительства - строительство домов с малым количеством этажей затрачивает меньше средств на возведение фундамента. Создание проектов таких зданий требует меньших временных и трудовых затрат в сравнении с документацией для многоквартирных высотных домов;

– нахождение в местах с благоприятной экологией - для строительства малоэтажных домов территория выбирается в пригородах крупных городов или районах, которые находятся на небольшом отдалении от них, в окружении природы. Это помогает обеспечить комфортное проживание в квартирах, высокую популярность подобного жилья среди покупателей.

Таким образом, малоэтажный дом качественно совмещает в себе не только уменьшающих затраты на его содержание и текущий ремонт дома, новой методики управления в жилищно-коммунальной сфере, но и применение новых инновационных технологий при его возведении с применением современных качественно новых материалов.

При этом в процессе строительства рассматриваемой категории объектов все большее внимание уделяется энергоэффективности и безопасности. Все чаще в данной связи обращают внимание на такой многофункциональный материал как пенобетон.

Механизмы экономического роста в настоящее время все в большей степени ориентированы на максимальное увеличение не только объёмов создаваемых материальных благ, но и улучшение качественных характеристик всего спектра производимой в стране продукции. Модернизация экономики Казахстана сопровождаться должна повышением уровня и качества жизни населения, включая улучшением жилищных условий [1].

Обеспечение качественного развитие строительной отрасли Казахстана является частью общей стратегии индустриально-инновационного развития нашего государства.

Исходя из задач, которые поставлены Президентом Н. Назарбаевым в его Послании народу Казахстана, в предстоящие годы экономика республики должна полностью переориентироваться от сырьевой направленности в направлении индустриально-инновационного развития и диверсификации. Казахстан, достигая стабильной макроэкономической ситуации, ставит перед собой высокие цели, направленные на повышение технологической и продуктовой конкурентоспособности.

Дальнейшее развитие национальной экономики в полной мере связано с острой необходимостью внедрения новых материалов и технологий, современных инновационных методов и форм организации производства, повышения уровня квалификации кадров, действующих в различных отраслях [2]. Важнейшие вопросы увеличения доступности жилья призвана решать новая Программа развития регионов до 2020 года, в частности она должна обеспечивать новые механизмы кредитования и получения жилья, которые направлены на обеспечение комфортным, доступным новым жильём казахстанцев, включая молодые семьи [3].

Именно поэтому разработка и реализация механизма рационального обновления и пополнения жилищного фонда малоэтажным жильём с использованием инновационных материалов и технологий приобретает сегодня первостепенное значение. Разумеется, в условиях роста стоимости энергоресурсов на передний план выдвигается необходимость разработки новых энергоэффективных конкурентоспособных высокотехнологичных конструктивно-технологических решений зданий.

Они должны отвечать трём основным требованиям и обеспечивать:

1. Возможность практически неограниченного увеличения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций при минимальном увеличении их стоимости.

2. Низкую трудоёмкость, высокую сборность и минимальные сроки возведения зданий и надстроек, сокращение инвестиционного цикла.

3. Максимальную экономическую эффективность строительства и реконструкции, низкую себестоимость вновь возводимых зданий, максимальную дополнительную площадь надстроек.

Все указанное выше обусловило актуальность темы диссертационного исследования: «Исследование возможностей и эффективности применения пенобетона в малоэтажном строительстве».

Цель диссертационного исследования проанализировать теоретические и практические аспекты возможности и эффективности применения пенобетона в малоэтажном строительстве в условиях Казахстана.

Исходя из установленной цели диссертационного исследования, а именно проанализировать теоретические и практические аспекты эффективности применения пенобетона в малоэтажном строительстве в условиях Казахстана определён круг задач для решения в ходе написания работы:

- рассмотреть теоретические и технологические аспекты малоэтажного строительства;

- охарактеризовать технические характеристики пенобетона; представить виды пенобетона;

- описать технологию строительного процесса с применением различных видов пенобетона;

- обосновать технологическую и экономическую эффективность применения пенобетона в малоэтажном строительстве;

- представить проект малоэтажного строения с применением пенобетона;

- обосновать эффективность применения пенобетона в проекте;

- проанализировать зарубежный опыт применения пенобетона в строительстве;

- представить перспективы применения пенобетона в строительной отрасли Казахстана.

Объектом исследования является пенобетон как энергосберегающий и более практичный материал применимый в строительстве.

Предмет исследования технологический процесс применения пенобетона в малоэтажном строительстве в условиях Казахстана.

Теоретической базой диссертационного исследования выступают работы зарубежных и отечественных авторов, в которых заложены сущностные основы и закономерности малоэтажного строительства, применения новых энергосберегающих технологий и материалов, технологические аспекты повышения качества, эффективности и скорости строительства с применения пенобетона и т.д.

Проблематике увеличения скорости и эффективности строительства посвятили работы многие авторы, к числу которых, в первую очередь, следует отнести Алексееву Л.Л., В.А. Афанасьева, А.Г. Булгакова, Гаврилова Д.А., Л.Г. Дикмана, С.И. Евтушенко, Лапидус А.А., В.В. Немченко, В.И.Теличенко, Чистова Д.В., Терентьева О.М., Е.С. Шагину, Шуремова Е.Л. и других.

В основе по проектированию малоэтажных жилых домов заложены коллективные труды групп авторов Казбек-Казиева З.А., Дыховичного Ю.А., Капустяна Е.Д., Марцинчика А.Б., Трубниковой Н.М., Хихлухи Л.В., которые изучали конструктивные вопросы, функционально-пространственную организацию, а также методы по возведению.

По мере актуализации задач по обеспечению энергоэффективности и экологической безопасности для жилых домов, большое внимание учёных - архитекторов уделено данной новой тенденции. Среди работ, в которых рассматривают решения для нынешних малоэтажных домов, следует выделить исследования Лапина Ю.Н., Петровой З.К., Джерри Йуделсона, Паола Сасси, Ричарда Хиде.

В работах А.Т. Баранова, Ю.П. Карнаухова, Ю.М. Баженова, С.А. Коломацкого, А.П. Меркина, Б.М. Румянцева, С.И. Павленко, В.И. Соломатова, Е.М. Чернышева, И.Б. Удачкина, В.Ф. Черных по структурному и порообразованию в цементных строительных композициях, рассмотрены разнообразные методы по получению и основные свойства пенобетона, его недостатки и преимущества в сравнении с иными теплоизоляционными материалами, которые применяются в строительстве.

Методология и методы исследования. В данной работе используется процессный подход по управлению технологическими процессами по ГОСТ ISO 9001-2011; исследования проводятся с применением действующих национальных строительных стандартов, технических регламентов, и современных аналитических методов изучения структурных характеристик пенобетона.

Статистическая и графическая обработка экспериментальных данных проводится с применением ЭВМ.

Графическая обработка данных выполняется в специализированной программе AutoCAD. Математические и экономические расчёты осуществляется с использованием Microsoft Excel.

Положения, выносимые автором на защиту:

1. применения пенобетона при возведении конструкций малоэтажных зданий способно значительно повысить энергоэффективности строения;

2. пенобетон со временем в отличии от иных материалов только повышает свою прочность;

3. пенобетон легче выдерживает разного рода неблагоприятные внешние воздействия, такие как ветер и зимние температуры;

4. пенобетонными блоками легче пользоваться в процессе строительства и отделки, поскольку он обладает лёгкостью обработки;

5. пенобетон обладает высокой степенью звукоизоляции от шума с улицы, при этом пропускает воздух, что позволяет создавать благоприятный микроклимат внутри помещений;

6. строительство c использованием пенобетона ведётся намного быстрее, нежели с иных материалов;

7. пенобетон экологически чистый материал, не оказывающий вредного воздействия на окружающую среду и человека, поскольку он не содержит ядовитых соединений, способных бы выделяться в процессе его эксплуатации;

8. применение пенобетона при малоэтажном строительстве наиболее экономически выгодно как застройщикам, так и конечным потребителям.

Теоретическая значимость решаемых в диссертационном исследовании проблем заключается в новизне полученных сравнительных результатах исследования. Поскольку ранее подобного рода сравнения в научных работах казахстанских авторов не встречалось и не выполнялось, отмечались только фрагментарные исследования, направленные на выявления свойств пенобетона, применяемого в той или иной конструкции малоэтажных зданий и сооружений, исследования различных добавок (пенообразователей) с различной интенсивностью затвердение и т.д.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в достигнутых автором результатах:

- обоснованы новые возможности применения пенобетона в малоэтажном строительстве;

- разработаны конструктивно-технологические решения различных ограждающих конструкций с применением пенобетона;

- сформулированы рекомендации по применению пенобетона для различных конструктивных элементов застройки;

- обоснована экономическая эффективность применения пенобетона в малоэтажном строительстве;

- представлены перспективы дальнейшего применения пенобетона в строительной отрасли Казахстана на базе зарубежного опыта в малоэтажном строительстве.

Практическая значимость решаемых в диссертационном исследовании проблем заключается в обосновании возможности дальнейшего широкого применения в строительной отрасли расчётов и предложений, которые будут выдвинуты авторов в части практических рекомендаций по эффективному применению пенобетона и изделий из него в процессе осуществления малоэтажного строительства в Казахстане.

Научная значимость решаемых в диссертационном исследовании проблем заключается в доказательстве автором опытным путём эффективности применения пенобетона в сравнении с иными применяемыми сегодня строительными материалами в малоэтажном строительстве в части экономии финансовых, материальных, трудовых и временных затрат, повышении производительности труда рабочих при возведении малоэтажного здания.

Диссертационное исследование имеет классическую структуру и состоит из введения, глав с параграфами, заключения, списка использованных при написании работы источников и приложений по теме исследования.



1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ МАЛОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В КАЗАХСТАНЕ

1.1 Малоэтажное строительство основные тренды и специфика

Малоэтажное строительство - это возведение жилых объектов небольшой этажности, как правило, до трех этажей.

Издревле жилые здания и культовые сооружения возводили из таких природных материалов, как камень (рис.1) и дерево (рис.2), причём из них выполнялись все части здания, то есть фундамент, стены и кровля.

Рисунок 1 - Каменный дом

Такой вынужденный тип универсальности материала (другого рода материалов просто не было) имел ряд существенных недостатков.

Процес постройки каменных зданий был довольно трудоемким; толщину каменных стен для поддержания в здании нормального теплового режима приходилось делать очень большой (до 1 м. и больше), что было связано с хорошей тепловой проводимостью природного камня.

Рисунок 2 - Деревянный дом

Чтобы сделать перекрытия и кровли ставилось много колонн либо делались тяжёлые каменные своды, потому что прочности при сжатии и изгибе камня не хватало для перекрытия больших пролетов.

Правда, каменные здания отличались одним положительным качеством - долговечностью. Деревянные здания, будучи менее трудоемкими и материалоемкими, были не долговечными и часто разрушались при пожарах.

Развитие промышленности способствовало появилению новых, разных по назначению строительных материалов: для кровли - листового железа, позже - рулонных материалов и асбестоцемента; для стеновых конструкций - пенобетона, газобетона и других материалов.

На характер строительства коренным образом повлияли специализация и промышленное изготовление строительных материалов и изделий. Материалы, а затем и изделия из них, на строительную площадку поступают практически в готовом виде, а стеновые материалы стали более легкими и эффективными (к примеру, способны лучше предохранить от потерь тепла).

В наше время в строительстве малоэтажных зданий выделяют три большие категории, которые зависят от специфики объектов.

Гражданское. Малоэтажное жилое строительство, которое заключается в возведении и обустройстве загородных коттеджей, из которых состоят целые посёлки, по индивидуальным или типовым проектам. Также на рынке появились привлекательные предложения многоквартирных домов, которые расположены в жилых комплексах различных городах Казахстана.

Коммерческое. Для общественной и экономической деятельности возводят торговые центры среднего звена, ресторанные комплексы, магазины, социально значимые объекты (больницы, дома отдыха, школы и др.).

Хозяйственное. В малоэтажных зданиях могут быть размещены складские помещения, гаражи, сооружения бытового назначения и прочие объекты.

Малоэтажное домостроение в целом обладает рядом основных существенных преимуществ перед традиционным для Казахстана строительством многоэтажного жилья, а именно:

– динамичностью: поскольку затраты на малоэтажное строительство более низкие ( сравнению с производством традиционных строительных материалов) финансовых затрат;

– экономичностью: возможностью значительного снижения не только себестоимости но и сроков строительства, а также повышением степени готовности уже строящихся объектов;

– экологичностью - поскольку в качестве основных строительных материалов используется новейшее экологически чистое сырье способное обеспечить практически безотходное производство работ;

– теплоэффективностью - позволяющей экономить тепло в доме, а значить понижать стоимось энергоносителей.

Проанализируем особенности технологий возведения зданий и конструкций, применяемые сегодня в малоэтажном строительстве.

Поскольку от выбора оптимальной технологии, в полной мере зависит сокращение сроков строительства и понижение затрат, масса монтируемых элементов здания, размер его площади, объем конструктивных и архитектурных решений, обоснование возможности застройки той или иной строительной площадки и многое другое [20, c. 20-22].

Отметим, что на современном этапе малоэтажное домостроение осуществляется с применением технологий, представленных на рис.3.

Рисунок 3 - Современные технологии малоэтажного строительства [4]

Каркасное домостроение - представляет собой прогрессивную строительную технологию, опыт использования которой имеет более 100 лет. Наибольшее распространение приобрела в Северной Америке (Канаде и США). По отдельным оценкам в данных государствах до 80% частного низкоэтажного жилья доводится на долю домов каркасной конструкции. Вполне вероятно, поэтому в нашем государстве эта технология обрела наименование «канадской».

Каркасные дома возводят не только в Северной Америке. Они весьма пользуются популярностью в Германии (около 30% низкоэтажной застройки) и прочих государствах Западной Европы. Исходя из этого ещё одно наименование: «немецкая технология». Каркасная технология пользуется немалым спросом в Финляндии, климат которой подобен российскому, Швеции («шведская» и «финская» технологии) и Норвегии, что очередной раз подтверждает соответствие зданий данного типа к эксплуатации в самых различных климатических зонах.

В нашем государстве коттеджи, сооружённые по каркасной технологии, как правило, называют каркасно-щитовыми или каркасно-панельными домами, несколько реже - каркасно-деревянными. Несмотря на разнообразие терминов, различия между данными технологиями не являются принципиальными, а сопряжены, в основном, с производственными особенностями. С кое-какой долей условности, можно говорить, что под финской и канадской технологиями обыкновенно, (но не всегда) подразумевается поэлементное возведение непосредственно на стройплощадке, а дома, построенные по подобной схеме, называют каркасно-щитовыми. Сравнительно низкая масса компонентов, из которых строится дом, во многих случаях даёт возможность отказаться от использования тяжёлой техники.

Немецкая технология подразумевает не только производство комплектующих, но и сборку больших панелей стен (с дверными и оконными проёмами) и кровли в обстановке индустриального предприятия. Большой уровень заводской готовности, дотягивающийся 80-90%, и предельно возможная точность производства панелей гарантируют быстроту и качество постройки дома, который в данном случае обладает всеми основаниями именоваться каркасно-панельным. Существенные размеры и вес панелей, скорее всего, вызовут использование подъёмного крана [4, c. 7-9].

Забегая вперёд сообщим, что панели производятся в соответствии с индивидуальным проектом, потому аналогии с панельными «хрущёбами» в этом случае всецело неправомочны.

Если рассортировать траты на сооружение каркасного дома, то в процентном выражении мы приобретаем такие цифры:

- оформление документов на сооружение дома и его проектирование - 10%;

- создание фундамента - 5%;

- постройка стен и перекрытий (крыша, потолок и пол) - 45%;

- внешняя и внутренняя отделка дома - 20%;

- инженерные коммуникации - 20%.

Остановимся на анализе двух главных видов малоэтажных каркасных домов:

- каркасно-рамочный дом;

- каркасно-щитовой (каркасно-панельный), дальше просто щитовой.

- ЛСТК (лёгкие стальные тонкостенные конструкции).

Каркасный дом представляет собой быстровозводимую облегчённую конструкцию, основанием конструкции подобного дома выступает каркас - из металлического профиля или деревянный.

Рисунок 4 - Каркасно-деревянная конструкция дома

Каркас складывается из вертикальных стоек стен дома, нижней и верхней обвязки, внутренней и наружной отделки стен дома, между которой помещаются теплоизоляционные, гидроизоляционные и пароизоляционные материалы. С внешней и с внутренней стороны дом обшивается отделочными материалами [14].



Рисунок 5 - Конструктивные части каркасного дома

Принцип устройства каркасно-рамочного и щитового дома фактически один и тот же - в обеих вариациях имеется каркас. Но строительство подобных домов обладает рядом различий, которые и оказывают прямое воздействие на выбор того или другого варианта возведения каркасного дома.

Строительство каркасно-щитового дома выполняется из готовых щитов заводского производства на заранее приготовленный фундамент (для щитовых домов главным образом применяется фундамент ленточного типа). При строительстве необходимо использование специальной техники.

Присутствует ещё одна вариация каркасного домостроения, известная под сокращением ЛСТК (лёгкие стальные тонкостенные конструкции). Конструктив построек, построенных по данной технологии, очень походит на уже знакомые нам каркасно-щитовые дома, но обладает одним важным отличием: несущий каркас постройки и стропильная система сделаны не из дерева, а из тонкостенных металлических термопрофилей и профилей.

Данные компоненты обычно создают из холоднокатаного стального оцинкованного листа толщиной не больше 2-3 мм. Термопрофиль различается от простого профиля присутствием перфорации в виде узких продольных просечек, размещённых в шахматном порядке. Прорези обеспечивают понижение теплопроводности профиля в поперечном направлении, что влечёт за собой повышение теплоизоляционных параметров конструкции в целом и ликвидирует возникновение мостиков холода.

Компоненты каркаса, сделанные на индустриальном предприятии в согласии с проектом, доставляются на строительную площадку, где и выполняется окончательная сборка металлоконструкций. Смонтированный каркас обшивают оптимальным листовым материалом (ЦСП, ЦСП, ГКЛ, ГВЛ и т.п.), а внутренний промежуток стеновых панелей наполняют эффективным утеплителем (как правило, для данной цели применяют все те же плиты из минерального волокна).

ЛСТК сродни все плюсы каркасно-щитовых технологий. Помимо этого, использование исключительно негорючих материалов является гарантией максимально высочайшей пожарной безопасности конструкций данного типа.

По отдельным оценкам период службы каркасных домов на базе лёгких металлоконструкций может составлять 50 и больше лет. Приблизительная цена домокомплекта равна 12-15 тыс. руб. за 1 м.², а цена готового жилья - до 20 тыс. руб. за 1 м.².

ЛСТК широко применяются для постройки промышленных, хозяйственных и складских помещений, торгово-развлекательных и выставочных центров, спортивных сооружений и т.д. В частном секторе доля построек данного типа пока ещё небольшая, но востребованность ЛСТК в целях возведения малоэтажного (до 3-х этажей) жилья увеличивается с каждым годом. По причине небольшого веса и пожарной безопасности конструкции на основе ЛСТК с успехом используются для надстройки мансардных этажей на имеющихся зданиях.



Рисунок 6 -Разрез дома с ЛСТК конструкций

На сегодняшний день технология, применяющая теплоизоляционные сэндвич-панели или SIP-панели - один из наиболее экономичных методов решения жилищной программы, провозглашённой национальным проектом.

Канадская технология постройки (SIP-технология) широко применяется для строительства коммерческих и жилых зданий в мире уже больше 50 лет. В Канаде, США и Европе примерно 80% частных домов создано именно по SIP-технологии.

В основании канадской технологии лежит применение SIP-панелей в качестве главного строительного материала. Сама SIP-панель обладает достаточно простой структурой. Она складывается из 2-ух плит OSB-3 (по 10 мм.), между которыми под давлением вклеивается пласт пенополистирола (150 мм.) рис. 7.

Рисунок 7 - Структура SIP-панели



OSB-3 (плита с ориентированной плоской стружкой) - имеющая несколько слоёв плита древесного происхождения (95% древесина), созданная специально для использования в строительной промышленности. Слово «ориентированная» в сокращении говорит о том, что деревянная щепа в её структуре обладает разной ориентацией: во внешних слоях продольную, во внутренних - поперечную. Подобные плиты отличаются высочайшей прочностью, лёгкостью обработки и влагостойкостью, что делает их образцовым строительным материалом. Интересно, что в строительных кругах OSB плиту именуют «улучшенной древесиной».

Сердцевина SIP-панели - пенополистирол - не имеет необходимости в представлении. Вспененный стирол (в обиходе пенопласт) на 2% формируется из стирола и на 98% из воздуха. Пенополистирол экологически чист, обладает малым весом, долгим сроком эксплуатации, а главное, ни с чем не сопоставимые теплоизоляционные свойства. Немудрено, что в течении более 40 лет пенополистирол является наиболее популярным строительным теплоизолятором в мире.

Дома из SIP-панелей весьма прочные и тёплые. Строк строительства такого дома всего 3 месяца, а цена возведения в два раза меньше, чем деревянного или кирпичного [17, c. 25-27].

Рисунок 8 - Технология строительства с применением SIP-панелей



Ныне на фоне непрерывно растущих требований к энергосберегаемости и экологичности больше 80% всех низкоэтажных домов в мире сооружаются по каркасной технологии. Самой передовой среди них считается технология панельно-каркасного домостроения. Дома, выстроенные по этой технологии, обладают низкой себестоимость и небольшую материалоёмкость.

Панели, применяемые при строительстве, имеют очень высокие теплоизоляционные свойства (в 8 раз теплее бетонных и кирпичных) при сравнительно низкой толщине стен. Причём конструктивно они ориентировочно в 4 раза прочнее деревянно-каркасных. Затраты на обогрев подобного дома минимальны, что даёт возможность обеспечить в то же время экономичное и полноценное отопление здания при неимении природного газа, в том числе и в суровых обстоятельствах крайнего севера.

Кирпич в нынешнее время является главным материалом при постройке частных коттеджей, низкоэтажных домов, домов высокой этажности, высотных домов и т.д. [19, c. 9-12].

В сознании основной массы людей прочно зафиксировалось понятие надёжности кирпичных зданий. Внушительная часть данного ощущения - исторический фактор, долголетний опыт наших предков, масштабность применения в строительной отрасли. Кирпич - проверен веками. У множества людей на подсознании заложено чувство защищённости собственного жилища, ведь его не поджечь, оно крепкое и - на веки.

Помимо этого, кирпич имеет очень важные характеристики, причисляющими его во все времена к самому безупречному строительному материалу: постройки из кирпича долговременны, высокопрочны, огнеупорны, не поддаются свойствам гниения или разрушения от насекомых, мелких грызунов. Большая устойчивость на сжатие (кирпич М-100 держит нагрузку 100 кг/см²).

Комплектация кирпичного дома может быть следующая:

- Фундамент: песчано-щебёночное основание, сборная подушка или монолитная, сборный утеплённый или монолитный фундамент.

- Конструкции: наружные стены - кирпич, утепление по фасаду - фасадный пенополистирол 50-150 мм.

- Внутренние несущие стены - кирпич.

- Кровля: мягкая кровля или металлочерепица.

- Утепление кровли: базальтовый утеплитель 250 мм.

- Перекрытия: деревянный или монолитный (брус 70х195 мм (строганный, сухой)), настил чернового пола - ДСП -18 мм звукоизоляция - базальтовый утеплитель Knauf Insulation 100 мм.

- Дверные и оконные изделия: белые с двух сторон, металлопластиковые, двухкамерные стеклопакеты.

- Фасадная отделка: лицевой кирпич.

- Отделка потолков и карнизных свесов крыльца, внешняя отделка дверных и оконных проёмов.

Газобетон - доступный и качественный строительный материал, пользующийся сегодня громадным спросом для строительства дач, загородных домов, бытовых и хозяйственных построек, потому как при его содействии можно воплотить в постройках самые необычные и оригинальные проекты. Вследствие ряда отличных функциональных и качественных параметров и его низкой теплопроводности его в свою очередь широко используют при капитальном ремонте и реконструкции строений и зданий. Экономия средств достигается за счёт того, что габариты блоков практически в четыре раза больше традиционного кирпича, что приводит к экономии из-за меньшего объёма работ [23, c. 111-119]. С ходом времени во многие отрасли вводятся новые технологии, возникают новые материалы, оборудование, методики. Это касаемо и строительной индустрии, в которой обширно применяются инновационные разработки, дозволяющие максимально улучшить процесс построения здания.



Рисунок 9 - Дом из газобетона

Одной из самых популярных технологий сооружения домов являются дома из пеноблоков. Пенобетон обладает массой преимуществ. Практичные европейцы про это знают и потому применяют пенобетон в строительстве уже весьма давно [16, c. 5-9].

Строительство дома из пенобетона стоит в 2-3 раза дешевле, чем постройка подобного здания из дерева или из кирпича. Сегодняшние технологии строительства дают возможность сделать из пеноблоков не лишь стены, но и фундамент, являющийся вполне подходящим основанием для подобного лёгкого здания.

Строительство их пеноблоков даёт возможность экономить на утеплителе, да и весь процесс строительства таких построек значительно быстрее и проще по сопоставлению с иными строительными технологиями. Пеноблоки производятся из вспененного бетона.

В итоге вспенивания получается во много раз увеличить теплоизоляционные качества получившегося материала по сопоставлению с обычным бетоном. Помимо этого, цемента употребляется меньше, что даёт возможность снизить цену и сделать её сопоставимой с ценой строительства домов из дерева.

Габариты пеноблоков оптимизированы для того, чтобы предельно ускорить и упростить строительство зданий. Ввиду этого, строительство домов из пеноблоков выполняется быстро и не нуждается в специальной технике или дорогостоящих специалистах [25]. Для строительства кирпичных домов необходимы специалисты по кладке кирпича, чьи услуги обходятся недёшево. Работать с пеноблоками смогут строители с не столь высокой квалификацией, что опять же снижает цену выполнения всех работ. Использование смешанных (комбинированных) технологий при низкоэтажном строительстве вполне вероятно в самых различных вариантах: каркас и газобетон, каркас и кирпич, брус и каркас, брус и кирпич, несъёмная опалубка и кирпич, щепоцементные или пенополистирольные блоки.

Рисунок 10 - Схема стеновой конструкции из пенобетона



Рисунок 11 - Малоэтажный дом, возведённый по смешанной технологии

Главная цель комбинирования - целесообразность. Строятся конструкции, способные обеспечить наименьшие затраты на строительство, высочайшие темпы проведения работ и наивысшую возможность энергосбережения при дальнейшей эксплуатации [4, c. 15-19].

В нынешнее время в низкоэтажном домостроении всё реже применяется лишь один строительный материал, будь то дерево или кирпич. Сегодняшние технологии дают возможность за счёт многослойности ограждающих конструкций строить стены стандартной толщины (40 см.), по своим теплоизоляционным качествам не уступающие, в частности, кирпичным толщиной больше 1 м.

При этом совершается существенная экономия на материалах, времени строительства (и, значит, на оплате труда рабочих), а спустя время - на эксплуатационных затратах.

Больше всего комбинированными создают стены домов, применяя от 2-ух и больше видов строительных материалов с чётко размежёванными функциональными задачами для каждого из них: несущие конструкции, утеплитель - и наружная отделка, призванная защитить здание от негативного влияния окружающей среды.

Сравнительная характеристика разных технологий малоэтажного строительства представлена в Приложении 1 к диссертационному исследованию.

Многообразие существующих технологий возведения малоэтажного здания затрудняет выбор наиболее эффективной из них, способной быть выгодной в каждом конкретно взятом случае. Выбор осложняется ещё и тем, что один и те же метод строительства зачастую фигурирует под различными терминами [22, c. 11-15].

Когда речь идёт о малоэтажной застройке, подразумеваю два основных её направления.

Первое - это возведение домов до 3-х этажей, второе - возведение дуплексов, предназначенных для двух хозяев, и, второе возведение таунхаусов - домов, расположенных рядом, рассчитанных на 6-7 семей.

Такими малоэтажными домами сразу застраивается целый посёлок, как правило, в пригородных районах, максимальное удаление таких комплексов от трассы составляет 1,5 километра. Главное преимущество такой застройки - это её социальная ориентация.

Малоэтажные дома, разделённые между владельцами, относятся к категории наиболее доступного жилья. Для того чтобы спроектировать и построить данный тип жилой площади не требуется привлечения к работе массивной команды инженеров, и затрачивать множество профессиональных и компетентных ресурсов. Таким образом, исключается огромный пласт финансирования, который необходим был бы для возведения полноценной многоэтажной застройке. Неудивительно, что цены на квартиры подобного рода построек значительно снижены [33].

При этом для правильного выбора материала, проектирования и строительства сооружения с применением той или иной технологии необходимы хорошие знания о свойствах и особенностях применяемых материалов.

1.2 Особенности структуры и физико-механических свойств пенобетона: виды пенобетона и строительных изделий из него и их характеристика

В условиях роста стоимости энергоресурсов на передний план выдвигается необходимость разработки новых энергоэффективных конкурентоспособных высокотехнологичных конструктивно-технологических решений зданий.

Они должны отвечать трём основным требованиям и обеспечивать:

1. Возможность практически неограниченного увеличения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций при минимальном увеличении их стоимости.

2. Низкую трудоёмкость, высокую сборность и минимальные сроки возведения зданий и надстроек, сокращение инвестиционного цикла.

3. Максимальную экономическую эффективность строительства и реконструкции, низкую себестоимость вновь возводимых зданий, максимальную дополнительную площадь надстроек.

Соответствующим указанным требованиям является относительно молодой строительный материал - пенобетон, который становится сегодня все более и более популярным, благодаря простоте и дешевизне изготовления и возможности эффективного и удобного применения при проведении строительных работ.

Пенобетон - представляет собой разновидность ячеистого бетона, имеющую пористую структуру, которая образовывается за счёт замкнутых пор (пузырьков) по всему его объёму. Пенобетон получают в результате твердения раствора, который состоит из смеси песка (не используют вообще при изготовлении лёгких пенобетонов), цемента, воды и специального пенообразователя. Поры пенобетона - представляют собой застывшие слепки от пузырьков пены [13].

Пенобетон - это современный материал, использование которого обеспечивает сильную экономию, как во время строительства, так и при эксплуатации здания. Он обладает широкой областью применения, как в роли основного строительного материала, так и при возведении теплоэффективных ограждающих однослойных конструкций [15, с. 30-32].

Ещё с конца 19 века известен как сам пенобетон, равно как и технология его получения. Впервые он был получен в Германии в результате смешивании цементно-известкового раствора с бычьей кровью (которая является прообразом нынешних белковых пенообразователей). Однако из-за дороговизны и малой доступности такого пенообразователя тогда он не получил широкого распространения.

На 30-е годы 20 века пришлось второе рождение пенобетона, тогда его удалось получить с помощью «мыльного корня» - цветочного растения, которое содержит большое количество сапонинов, природных пенообразователей. Однако и эта технология не получила широкого распространения.

В 60-70-е годы и в СССР начал применяться пенобетон. Однако распространение его ограничилось только лишь строительством нескольких крупных заводов. Из-за ряда бюрократических причин, а также незначительной доступной стоимости теплоносителей (не было большой экономической выгоды от применения тепло сберегающих материалов) - было приостановлено его широкое распространение.

Бурный рост цен на энергоносители в конце 20 века и развитие строительной отрасли вновь привели внимание к пенобетону. Сначала в Европе, а затем и на постсоветском пространстве [13].

Отметим, что, несмотря на то, что пенобетон изобрёл ещё на старте двадцатого века шведский архитектор А. Эриксоном, пытавшийся создать искусственный камень, обладающий свойствами дерева, в нашем государстве его применять начали в 30-х годах, однако широкое распространение он получил только во времена перестройки.

Основное преимущество пенобетона, отличающее его от других стеновых материалов, - это уникальный компромисс относительной прочности, долговечности и теплоизоляционных свойств. Что немаловажно, все эти параметры одновременно имеют достаточно усреднённые характеристики, соответствующие самым современным требованиям по теплоизоляции, прочности, экологичности, пожаростойкости и т.д.

Недостатком пенобетона является низкая прочность. Так, к конструкционно-теплоизоляционному неавтоклавному бетону согласно [1] относятся бетоны с маркой по средней плотности D600 и выше. При данной плотности невозможно получить требуемое сопротивление теплопроводности при оптимальной толщине стены без применения более эффективного утеплителя. Способы решения данной задачи различны, начиная от технологии изготовления пенобетона и заканчивая введением различных добавок, в том числе и дисперсно-армирующих.

Не смотря на существующие недостатки применение пенобетона в строительстве в значительной степени снижает затраты на возведение здания, а при производстве смеси непосредственно на стройплощадке позволяет существенно снизить и транспортные расходы. В результате заказчики получают относительно недорогую, качественную и долговечную постройку, отвечающую всем современным европейским требованиям.

Пенобетон - один из трёх видов ячеистого (пористого) бетона, который отличается от двух других (газобетона и газопенобетона) по способу порообразования.

Пенобетон является лёгким ячеистым бетоном, который получается при затвердевании раствора, состоящего из цемента, воды и песка, а также особой пены из пеноконцентрата, которой обеспечивается содержание воздуха в пеноблоке и равномерное его распределение во всей массе в виде закрытых ячеек (Физико-механические свойства пенобетон представлены в Приложении 2).

Применяется в строительстве зданий для возведения стен и перегородок как при помощи обычной кладки пенобетонными блоками, так и при монолитном строительстве, путём заливки заранее подготовленной опалубки раствором, который затвердевает через определённое время.

По своему качеству пенобетон довольно близок к дереву, но он не горюч, недорог и долговечен, прочен, экономичен, экологически чист (средняя удельная активность радионуклидов равна 75,5 Бк/кг и не никогда не становится выше нормативной величины, равной 370 Бк/к), биологически комфортный материал.

Пенобетон используют при строительстве в более чем в 40 государствах с 70-х годов. И все же, в Казахстане пока ещё современное малоэтажное строительство преимущественно ведут с использование более традиционных технологий и материалов.

При этом сегодня пенобетон в профессиональном строительстве используют в основном как материал для возведения малоэтажных зданий [14, с.12-15].

Главная цель современного использования пенобетона - это достижение высоких тепло и звукоизоляционных свойств всего спектра возводимых зданий [26, с. 20].

Также его давно используют как основной материал для возведения перегородок внутри квартир и домов, поскольку такие конструкции достаточно прочны и надёжны [30, с.17-19].

При возведении же наружных стен, профессионалы настоятельно рекомендуют внешнюю часть стены выкладывать облицовочным кирпичом, и только внутреннюю из пенобетона.

Таким образом, обеспечивается максимальная защита пеноблоков от внешнего атмосферного воздействия, достигается существенная экономия, на замене пеноблоками кирпичной кладки и ещё автоматически производиться значительное утепление дома.

Для производства пенобетона в большинстве случаев используют одну из 2-х технологий классическую и баротехнологию.

Сегодня пенобетоны различают по нижеперечисленным характеристикам:

– По сфере применения различают конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные и теплоизоляционные.

– По вяжущему ингредиенту. В классической технологии производства пенобетона применяют цемент или известь, реже гипс.

– По кремнеземистому ингредиенту, применяют чаще всего золу, отходы от сжигания бурого угля, металлургические шлаки или кварцевый песок, отходы глиноземной промышленности.

– По типу затвердевания: автоклавные и безавтоклавные. Первые затвердевают за счёт повышения давления и температуры, вторые требуют специального пропаривания, электроподогрева или иного вида повышения температуры при соблюдении нормального давления.

Применение пенобетона даёт строительным фирмам большие преимущества относительно традиционным строительным материалам:

- нет необходимости в щебни, гравии, керамзите, извести;

- используется не молотый, а природный песок;

- высокая подвижность смеси (более 60 см) даёт возможность заливать любые формы или скрытые полости;

- не требуется вибрация для укладываемой смеси, что позволяет залить внутренние тонкие перегородки (50мм) в вертикальной опалубке;

- лёгкая, не требующая высоких инвестиционных расходов, организация выпуска пенобетонных сборных изделий на действующих предприятиях стройиндустрии (достаточно приобрести форм для разливки и установку для производства);

- разливкой из установки устраняется трудоёмкий процесс распределения бетонной смеси в заливаемой конструкции.

Применение пенобетона помогает выполнять новые, более сложные нормативы, которые предъявляются к теплосохраняющим свойствам зданий.

Хорошие теплоизолирующие свойства пенобетона заключаются в уникальности порообразования, так как поры распределены равномерно по всему массиву бетона, имеют одинаковый объем и 100-процентную закрытость. Возведённое из пенобетона жилье имеет хорошую комфортабельность и прекрасные эксплуатационные свойства:

- прохладу в летнюю зону;

- отсутствие "мостиков холода";

- прекрасной звукоизоляцией - 60 дБ;

- идеальной поверхностью под любой вид декора;

- большой огнестойкостью;

- хорошей гвоздимостью стен.

Благодаря высоким теплоизоляционным свойствам, стены из пенобетона могут быть изготовлены меньшей толщины, чем стены из традиционных материалов [30, с. 87-91].

Как правило, пенобетон применяется в виде блоков, или «пеноблоков». Кроме того, широкое распространение получили распространены технологии монолитной заливки теплоизоляционно-конструкционного материала в несъёмных и съёмных опалубках. Сверхлёгкий пенобетон используется в качестве долговечного и экологичного заливного утеплителя. Сегодня лидерами производства пенобетона являются такие европейские страны, как Германия, Чехия и Польша.



Таблица 1 - Разновидности пенобетона, производимого неавтоклавным способом

Марка материала	Наименование	Класс прочности	Соответствие прочности	Коэффициент морозостойкости F
От D150 до D400	теплоизоляционный	С марки D400 от В0,5 до В0,75	9 кг на см3
От D500 до D900	конструкционно-теплоизоляционный		13 кг на см3
D600		от В1 до В2	16 кг на см3	15-35,
D700		от В1,5 до В2,5	24 кг на см3	15-50
D800		от В2 до В3,5	27 кг на см3	15-75
D900		от В2,5 до В5	36 кг на см3	15-75.
от D1000 до D1200	конструкционный
D1000		В5 до В7,5	50 кг на см3	15-50
D1100		В7,5 до В10	64 кг на см3
D1200		В10 до В12,5	90 кг на см3
от D1300 до D1600	конструкционно-поризованный		от 1300 до 1600 кг на м3

Представим теплопроводность разных марок сухого пенобетона, наполнителем которого является песок. Единица измерения - ватт на метр на градус Цельсия. А также сравним при таких же условиях и коэффициенты паропроницаемости данных марок пенобетона. Единица измерения - килограмм на метр-час-Паскаль.

Таблица 2 - Виды и характеристика пенобетонных блоков

Марки пенобетонных блоков	Теплопроводность, (Вт/м*К)	Коэффициент паропроницаемости, (мг/(м*ч*Па))
D300	0,08	0,26
D400	0,1	0,23
D500	0,12	0,2
D600	0,14	0,17
D700	0,18	0,15
D800	0,21	0,14
D900	0,24	0,12
D1000	0,29	0,11
D1100	0,34	0,1
D1200	0,38	0,1

Относительно габаритов марки D600 и D800 чаще всего имеют размеры 20 х30х60 см. D600 также выпускают в размере 10х30х60 см.

...