Коровяков В.Ф., д.т.н. (ГУП «НИИМосстрой)
Обеспечение рядовых граждан России дешевым комфортабельным жильем и в как можно в короткие сроки – основная задача региональных властей и строителей на ближайшую перспективу. Для решения этой проблемы нужно разработать проекты энергоэффективных жилых зданий, простых и дешевых в эксплуатации, организовать производство долговечных недорогих материалов. Здания могут быть многоквартирными 3 – 5 этажными и одноквартирными до 2 –3 этажей.
В настоящее время для их строительства применяют самые различные традиционные строительные материалы: дерево, штучные стеновые материалы (кирпич, блоки из ячеистого бетона, стеновые бетонные камни и др.), реже – индустриальные изделия (панели, крупные блоки) и монолитный бетон.
Материалы для жилищного строительства должны обладать требуемыми конструктивными и эксплуатационными характеристиками. Большое значение имеют и теплофизические свойства (теплопроводность, паропроницаемость и др.)..Этим требованиям в полной мере отвечают гипсовые материалы. Применение их позволяет не только снизить дефицит в стеновых материалах, но во многих случаях заменить энергоемкие цементные бетоны без какого-либо ухудшения эксплуатационных свойств, но и значительно (не менее, чем в 2 раза) сократить сроки возведения зданий.
Эффективность гипсовых материалов обусловлена, прежде всего, простотой и экономичностью производства гипсовых вяжущих. К примеру, на производство 1 т этого вяжущего требуется соответственно в 4 - 5 раз меньше топлива и электроэнергии, чем на производство тонны портландцемента. Сырье для производства гипсовых вяжущих достаточно широко распространено – это и природный гипсовый камень и гипсосодержащие отходы.
Большой интерес представляют для строителей бетоны и растворы на основе водостойких гипсовых вяжущих, содержащие пористый или плотный заполнитель и добавки, регулирующие их свойства в нужном направлении. Такие бетоны предназначены для изготовления различных строительных изделий (камней, блоков, кирпича, пазогребневых плит и др.), а также для монолитного возведения малоэтажных зданий, в том числе, и при отрицательной температуре. Всесторонние исследования свойств и технологии водостойких гипсовых вяжущих и бетонов из них, включая эксплуатационные характеристики, выполнены в МГСУ и НИИМосстрое (Ферронская А.В., Коровяков В.Ф., Чумаков Л Д.) Эти исследования показали, что такие бетоны по своим свойствам нисколько не уступают аналогичным бетонам на портландцементе, а по скорости твердения превосходят в несколько раз.
Практикой строительства доказано, что из монолитного бетона можно возводить стены, перегородки, перемычки, перекрытия, включая сборно-монолитные, выполнять различные архитектурные детали. При наличии качественной опалубки и смесителя возведение двухэтажного жилого дома на одну семью возможно всего за 3…5 дней, после чего производится внутренняя и наружная отделка смесями на основе быстротвердеющих гипсовых смесей. Поверхности конструкций, предназначенные под окраску, как правило, не требуют шпаклевания и готовы к принятию краски на третий – четвертый день после окончания формования. Применение цветных отделочных (фактурных) растворных смесей на основе водостойких гипсовых вяжущих (ВГВ) позволяет значительно разнообразить цветовую гамму фасадов и упростить отделочные работы.
Применение ВГВ низкой водопотребности позволяет изготовлять стеновые изделия литьевым способом непосредственно на стройплощадке и выполнять из них кладку стен уже через 20…30 мин после формования.
Для повышения звуко- и
теплоизоляции ограждающих конструкций могут применяться изделия из ячеистого бетона на ВГВ с плотностью 400…900 кг/м
3. Изделия и смеси на основе ВГВ могут использоваться и в сочетании с традиционными (цементными) материалами.
Из гипсобетона на основе водостойких гипсовых вяжущих эффективно изготовление гипсового прессованного кирпича, который по своим свойствам соответствует требованиям, предъявляемым к силикатному кирпичу (ГОСТ 379-95 Кирпич и камни силикатные. Технические условия). Кирпич предназначен для кладки наружных и внутренних стен малоэтажных зданий и сооружений, а также для их облицовки. Для формования кирпича приспосабливают прессовое оборудование, применяемое для производства силикатного кирпича, либо разрабатывают специальное формовочное оборудование. Этот кирпич после формования прессованием не требует никакой тепловой обработки, а подлежит упаковке на поддонах и отправке потребителю. Экономия энергоресурсов и трудозатрат очень высока.
В зависимости от условий эксплуатации стеновые камни можно изготовлять из различных бетонов (тяжелого, легкого на пористых заполнителях, арболита, опилкобетона, ячеистого и т.д.) на основе водостойких или неводостойких гипсовых вяжущих
Получают все большее распространение блоки строительные замковые (ТУ 21-53-02066523-98), которые имеют форму параллелепипеда с базовым размером 400х800х150 мм (рис.1). Составы бетонов для этих блоков разработаны в НИИМосстрое и МГСУ.
Рис. 1. Общий вид замковых блоков, в том числе с различной лицевой фактурой.
Блоки предназначены для возведения несущих и самонесущих стен без раствора, укладывая эти блоки в соответствии с выступами и пазами в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В конструкции блоков предусмотрены два горизонтальных и два вертикальных направляющих паза для нанесения любого строительного герметика или клея. При кладке стен пустоты всех рядов совмещаются, образуя герметичные замкнутые воздушные полости, заполняемые эффективными теплоизоляционными материалами (ячеистый бетон, пенополиуретан, минераловатные изделия и т.п.). Заполняя эти пустоты тяжелым бетоном, можно создавать любые несущие конструкции, а при вертикальной кладке и армировании сооружать каркасную систему здания, при этом сами замковые блоки будут носить декоративно-отделочную функцию.
Блоки изготовляют из бетонов на водостойких гипсовых вяжущих. Их изготовление осуществляется по литьевой технологии в специальных кассетных пластиковых формах, изготовляемых в соответствии с Патентом РФ на изобретение № 2206449.
Разработаны нормативно-технические документы как на блоки, так и на оборудование и технологию изготовления. Имеются указания по проектированию стен из таких блоков и технологические карты на их возведение.
Большой интерес представляют также универсальные пазогребневые плиты, изготовляемые в аналогичных кассетных формах. Причем, толщину плит можно получать практически любую. Это позволило изготовлять плиты с термовкладышем для устройства наружных стен. Благодаря высокоточной геометрии и прекрасного качества поверхности, стены из таких плит не требуют дополнительной отделки. (см. рис.2). Пазогребневые плиты, изготовляемые на водостойких гипсовых вяжущих предназначены для устройства наружных и внутренних стен, а также перегородок в санузлах.
Рис. 2. Пазогребневые плиты для наружных стен.
Разработаны установки различной мощности для изготовления замковых блоков и пазогребневых плит.
Цикл изготовления плит в 20-ти местной кассете составляет:
- формование - 4 мин;
- твердение - 20 мин;
- распалубка - 5 мин;
- чистка и смазка кассет - 8 мин;
- сборка кассеты - 3 мин.
Итого: 1 ч 40 мин.
Поверхность изготовленных за одну формовку плит составляет 3,6 м
2.
Практика производства и применения стеновых замковых блоков и универсальных пазогребневых плит из таких бетонов подтвердила их высокую эффективность в "деле", быструю окупаемость оборудования, высокую производительность. (дома из замковых блоков построены в Саратовской обл.). Строительство домов из этих блоков обеспечивает высокие темпы возведения стен, значительную экономию растворных смесей, возможность получения разнообразной фасадной отделки, снижение в целом стоимости строительства. Нельзя также забывать, что в домах со стенами из гипсовых изделий обеспечивается наилучший температурно-влажностный режим.
Применение бетонов на основе водостойких гипсовых вяжущих показали свою эффективность в конструктивно-технологической системе "ГИТОР" по монолитному возведению жилых и общественных зданий методом торкретирования с использованием оставляемой опалубки в виде "термоармопакетов" с эффективным утеплителем. Эта система разработана Государственным Университетом Землеустройства совместно с ЗАО "Златоустметаллургстрой" при участии МГСУ, ЦНИИОМТП и ряда других научных и проектных организаций и внедрена в г. Златоусте и других городах России и СНГ.
Благодаря более низкой стоимости сырьевых материалов, в том числе местных заполнителей и отходов промышленности, используемых в составах вяжущих и бетонов, и снижению расходов на производство, стеновые изделия из бетонов на водостойких гипсовых вяжущих дешевле аналогичных материалов и изделий на портландцементе или керамических. Так стоимость 1 замкового блока объемом 26 условных кирпичей составляет около 2 долларов США. Стоимость одного керамического кирпича – 0,16, блока из ячеистого бетона объемом 22 условных кирпича – 16,7 $.
Необходимая толщина стены из таких блоков по теплотехническим требованиям составляет 40…50 см (при Rтр = 2,9…3,1 м
2.0С/Вт), а кирпичных - более 2 м, то видно, что цена их в деле значительно ниже, чем аналогов. Кроме того, на производство стеновых изделий расходуется меньше энергетических ресурсов, т.к. не требуется тепловая обработка.
Ввиду всего изложенного можно сделать вывод о том, что новые технологии производства и использования водостойких гипсовых вяжущих заслуживают широкого распространения, в том числе для освоения малым предпринимательством.
Производство водостойких гипсовых вяжущих низкой водопотребности, называемых композиционными гипсовыми вяжущими освоено на предприятии ООО «Стройэволюция». Здесь могут выпускать вяжущие различных марок по прочности с регулируемыми сроками схватывания, что позволяет использовать их для производства разнообразной номенклатуры изделий и бетонов для монолитного бетонирования. Там же производится органо-минеральный модификатор гипсовых вяжущих, предназначенный для получения ВГВ на месте его использования.
Производство и применение изделий из бетонов на основе КГВ, при сохранении положительных свойств гипсовых вяжущих, характеризуются рядом преимуществ перед аналогичными изделиями из бетонов на цементе:
- изготовление изделий осуществляется без тепловой обработки;
- сокращается оборачиваемость формовочного оборудования (бортоснастки, опалубки, форм) в несколько раз, т.к. уже через 15...20 мин может осуществляться распалубка;
- не требуется искусственная сушка изделий;
- снижается себестоимость строительства за счет использования более дешевых материалов и сокращения сроков строительства.
