Практика строительного производства настоятельно требует эффективных технологий с использованием ячеистых бетонов для широкого набора общестроительных и отделочных работ. Причиной тому не только необходимость повышения конкурентных преимуществ отдельных видов работ и готовой строительной продукции, но, главное, факторы снижения общего уровня затрат и, соответственно, повышение рентабельности строительного производства.
В достаточно высокой степени этим технологическим и экономическим требованиям удовлетворяют технологии с использованием мелкозернистых поризованных бетонов (МПБ), разрабатываемые автором с 1994 г. Основой для этих технологий явилось использование специальных поверхностно-активных веществ (ПАВ) модификаций «Морпен», «Пеностром» и «Стройбат», разработанных в Шебекинском НИИ «СинтезПАВ» под руководством ученого-химика И.Н. Жукова. Это комплексные химические добавки, которые обеспечивают при перемешивании не только высокую степень воздухововлечения и структурную устойчивость смеси, но и требуемые пластичность, подвижность, морозостойкость, водоудерживающую способность, пассивирующий эффект к металлической арматуре, высокую адгезию к любой подоснове и др.
В настоящее время такие добавки производятся на отечественном сырье в различных регионах страны (г. Шебекино Белгородской области, г. Курск – серии «Пионер», Подмосковье – серии «ПБ-люкс», г. Волгоград – серии «Макспен» и др.). Эти ПАВ конкурируют с лучшими зарубежными аналогами для производства пенобетонов, но существенно дешевле и доступнее для потребителя.
Следует отметить, что предлагаемые мелкозернистые поризованные бетоны имеют конкурентные отличия от известных пенобетонов, газобетонов, газосиликатных материалов и других ячеистых бетонов с наполнителями из перлита, пенополистирольных гранул или керамзита. Меньший размер воздушных пор (d<1 мм), высокий уровень водозатворения (В/Ц>1), применение процессов кавитации и повышенного давления (баротехнология) в высокоскоростных смесителях (V=750-1000 об/мин) позволяют получать смеси в широком диапазоне плотностей (D=200-2000 кг/м3) со специфическими особенностями процессов гидратации на разных стадиях формирования искусственного бетонного камня на различных вяжущих (цемент, гипс, пуццолан, глина). При этом для широкого набора объектов допуска- ется применение исходного сырья с низкими показателями качества (песок с большой долей глины и гумуса, соленая вода, низкомарочный цемент и др.).
Первый экспериментальный объект был построен в 1994 г. под руководством академика РААСН, проф. Е.М. Чернышова в рамках НИОКР Воронежского строительного вуза (ныне – ВГАСУ). Несущие ограждающие и внутренние стены административного здания СМУ-43 г. Воронеж, выполненные монолитным способом поризованной смесью D=1000- 1200 кг/м3 продемонстрировали перспективность нового строительного материала. По результатам этой многолетней работы была предпринята попытка разработать первый нормативный документ (ТУ), что давало бы возможность проектировщикам и строителям использовать поризованные бетоны при возведении различных объектов. Но по ряду причин эта внедренческая деятельность притормозилась. И только в 1999 г. продвижение перспективного материала в строительную практику возобновилось по инициативе автора этой статьи. Основу разработок составили результаты опытно-экспериментального строительства объектов различного назначения. К настоящему времени таких объектов насчитывается более 300 в разных регионах страны и в Украине.
Основу любого здания или сооружения составляет фундамент. Выбор того или иного проектно-конструкторского или технологического решения зависит от большого числа факторов (несущей способности грунтов, природно-климатических условий, назначения объектов и др.). Более предпочтительными и распространенными являются монолитные варианты исполнения. Опыт возведения различных объектов до 6 уровней на фундаментах ленточных, столбчатых, буроналивных с армопоясом или армодиском показал целесообразность применения МПБ в диапазоне плотностей D=1200-1800 кг/ м3. Такие фундаменты в сочетании с цоколем и отмосткой обеспечивают требования по прочности, морозостойкости, коррозионной и влагостойкости даже без дополнительных работ по гидроизоляции.
Жилые дома с эксплуатируемыми цокольными и под- вальными помещениями, исполненные монолитным способом из поризованных мелкозернистых смесей, демонстрируют наиболее стабильный температурно-влажностный режим при всех сезонных изменениях. Конечно, этому способствует тепловая инерция прилегающего грунта, но главный эффект дают их свойства: влагостойкость и высокое сопротивление теплопередаче в сравнении с традиционными материалами, используемыми для таких работ. Интересными являются результаты заливки и эксплуатации емкостей (чаши) для бассейнов, ям-отстойников, элементов береговых укреплений и т.п. В отличие от классических бетонов, применяемых для таких сооружений, наши смеси продемонстрировали способность не расслаиваться при прохождении через толщу воды при одном лишь условии – когда плотность смеси выше плотности воды. А если к тому же смесь затворена морской водой, то коррозионная агрессивность соленой воды к береговым и подводным сооружениям минимизируется по определению. Технологические и экономические преимущества использования МПБ доказывает опыт заливки подпорных стен на склонах. Положительным является результат послойной заливки подпорной стены высотой h=2 м, длиной L=17,5 м, толщиной b=0,3 м в декабре 2012 г. при температурах до -20°С без использования противоморозных добавок (на замерзание), подтверждающий много лет используемый автором процесс криотехнологии поризованных бетонов.
Возведение надземной части зданий и сооружений любого назначения (дома, склады, гаражи, социальные объекты, административные здания и др.) наиболее эффективно проводить монолитным способом с использованием нашего универсального строительного материала. Наработаны варианты с применением сборно-разборной и несъемной опалубки. В качестве материала для устройства несъемной опалубки наши бригады используют не только традиционный кирпич, пазогребневые пеногипсовые панели и поризованные стеновые блоки D=700-1000 кг/м3, но и ЦСП, СМЛ, а также цементно-стружечные стеновые блоки. От всех видов стеновых материалов с утеплением на основе химических пенных заполнителей мы категорически отказались. Наиболее низкий уровень затрат на возведение несущих ограждающих и перегородочных стен толщиной d=0,3-0,6 м обеспечивается при использовании мелко- щитовой сборно-разборной металлической опалубки системы «Монопор». При возведении зданий выше 3-х уровней себестоимость 1 м2 полезной площади снижалась до себестоимости несущих стен, которая составляла около $100 за 1 м3.
При аккуратной работе бригад по установке-разборке опалубки, чистке и смазке щитов можно достичь такого качества внутренних и внешних поверхностей стен, которое не требует выравнивающего оштукатуривания. Следует особо отметить авторское решение такого вида работ, как устройство дымоходов, а также каналов приточно-вытяжной вентиляции и каналов для прокладки кабелей. При послойной заливке каркаса здания легко установить в нужном месте пластиковые трубы необходимого сечения, чтобы отливать такие каналы по принципу переставной опалубки. Простота исполнения, экономичность и высокие эксплуатационные характеристики таких каналов проверены временем.
Варьируя толщину стен и плотность заливаемых смесей D=800-1200 кг/м3, можно обеспечить требуемое сопротивление теплопотерям для ограждающих элементов в любом природно-климатическом регионе. При этом возможно минимизировать расход арматуры даже для сейсмоопасных регионов. Однородность и изотропность массива таких стен оптимально обеспечивают полный набор эксплуатационных параметров зданий и сооружений (несущая способность, теплозащита, долговечность и т.п.). Очень эффективными при капитальном ремонте аварийных объектов оказались работы по укреплению и гидроизоляции фундаментов, а также по утеплению и упрочнению наружных стен, выполненные методом приливки к ним на требуемую толщину мелкозернистых поризованных бетонов расчетной пониженной плотности. Целесообразно также для устройства межкомнатных перегородок отливать непосредственно на стройплощадке необходимое количество стеновых блоков нужной толщины и плотности из нашего ячеистого бетона на различных вяжущих (гипс, цемент). Для этого необходимо небольшое количество специальных форм. Отсутствие дополнительных транспортных издержек и заполнение технологических простоев в бригаде дают высокий экономический эффект на данном виде общестроительных работ. Перейдем к рассмотрению важнейшего вида работ – устройство перекрытий.
Автор настоятельно рекомендует внимательно изучить опыт монолитной заливки одно-, двух- и трехслойных перекрытий с использованием МПБ различной плотности. Наиболее интересным является трехслойный вариант: первый нижний слой (несущий, формирующий потолок нижнего уровня) толщиной d1=7- 8 см заливают плотностью D1=1500-1800 кг/м3. Второй средний слой (нейтральный к деформирующим нагрузкам) d2=6-7 см заливают плотностью D2=500-700 кг/м3. Третий верхний слой, стяжку, основу под полы, d3=6-7 см, заливают плотностью D3=1100 кг/м3. Эффект среднего слоя не только в облегчении конструкции, но и в улучшении звуко- и теплоизолирующих характеристик перекрытия. Расчет расхода арматуры на объемный армонесущий каркас может быть как традиционным, какой рекомендуется при использовании высокомарочных бетонов, так и миними- зированным, что автор неоднократно осуществлял даже при строительстве жилых домов в сейсмоопасных регионах (Крым, Северный Кавказ). Сочетание эффекта двукратно- го облегчения конструкции с эффектом преднапряжения объемного арматурного каркаса в форме свода позволило снизить расход арматуры в 2-3 раза для пролетов L=6-8 м. Годы эксплуатации построенных объектов подтверждают возможность использования этих авторских решений. Имеется положительный опыт монолитного устройства перекрытий поризованными бетонами с использованием различных вариантов несъемной опалубки. Функции несущих элементов в таких перекрытиях может нести швеллер, двутавровая балка и даже деревянный брус достаточного сечения. Дополняют работу этих элементов сетка и арматурные ребра жесткости. Такие решения автор применял не только в новом строительстве (пример – 6-уровневый жилой дом экс-мэра г. Воронежа Б.М. Скрынникова), но и при реконструкции памятников архитектуры (жилой дом по ул. Карла Маркса, 72, г. Воронеж, а также объекты в г. С.-Петербурге и г. Севастополе).
Использование МПБ позволило выполнить пожелание проектировщиков, чтобы монолитное железобетонное перекрытие было не тяжелее деревянного, т.е. имело плотность около 800 кг/м3. При монолитном исполнении перекрытия легко и просто производить работы по устройству на этих уровнях балконов, площадок, террас и других элементов строительных конструкций. Хочется отметить опыт заливки несущих колонн поризованным бетоном плотностью D=1400-1800 кг/м3. При заливке колонн сразу на всю высоту h=3 м осадка смеси не превышала 10 см. Как элементы по передаче сосредоточенных нагрузок такие колонны, во-первых, не перегружают дополнительно грунты своим весом, к тому же эффективнее рассеивают возникающие нагрузки в сравнении с тяжелым бетоном, а также обладают повышенной морозостойкостью F>300 и ярко выраженным пассивирующим действием на металлическую арматуру. Теперь хочется изложить опыт исполнения монолитной железобетонной крыши плотностью D=700-800 кг/м3 (не тяжелее деревянной).
Впервые это решение было реализовано при строительстве жилого дома в 2009 г. в г. Севастополе, ул. Молодых Строителей, 1. Двухскатная монолитная конструкция была запроектирована в форме трапеции, что оптимально не только из условий сейсмики в данном регионе. Эта конструкция реализована на объемном арматурном каркасе и залита ячеистым бетоном D=600 кг/м3 толщиной b=0,3 м. Дополнено это решение обрешеткой под кровельный материал таким образом, что- бы получился воздушный зазор для обеспечения эффекта «холодной кровли». Годы эксплуатации этого мансардного этажа подтвердили эффективность предложенного автором решения. Главный экономический эффект при этом состоит в получении 100% полезной площади под монолитной легкой и теплой крышей.
Односкатные трехслойные и двухслойные плоские крыши с водостоками, залитые с использованием МПБ, также проверены годами эксплуатации в различных при- родно-климатических регионах. Таким образом, мы перечислили все основные конструктивные элементы зданий и сооружений и практически все виды общестроительных работ, где возможно и целесообразно применять изложенные проектно-конструкторские и технологические решения на основе использования мелкозернистых поризованных бетонов различной плотности.
Следует добавить к этому опыт использования МПБ, базовый рецепт которого модифицируется небольшим количеством ПВА или латекса в качестве штукатурного раствора на цементном вяжущем. В 2008 г. наиболее эффективно такие смеси плотностью D=1200-1400 кг/м3 были применены при оштукатуривании двухуровневого подземного паркинга в зимних неотапливаемых условиях при строительстве бизнес-центра на ул. Комиссаржевской в г. Воронеже, а также при оштукатуривании внутренних помещений и наружных стен 9-этажного жилого дома в г. Геленджике.
Из МПБ можно отливать не только стеновые материалы, но и железобетонные кольца для сетей и канализации, которые могут быть легче воды, легкие железобетонные панели для «еврозаборов», морозостойкую тротуарную плитку и поребрик, теплоизолирующие перемычки и многое другое из набора штучных строительных материалов и конструкций. В г. Воронеже из поризованных пескоцементных смесей отлиты различные скульптуры, в т.ч. лягушка, которая плавает в бассейне и не разрушается зимой в замерзшей воде.
В г. Севастополе в детском эко- парке «Лукоморье» удалось отлить скульптуру вздыбленной лошади, которая не пустотелая, легкая и прочная. При этом важно отметить, что высокая подвижность поризованной смеси обеспечивает ее транспортировку от наших смесителей по шлангу к месту использования на удаление 200 м по горизонту и на высоту до 20 м без дополнительных бетоно-, растворонасосов. Возможность возводить объекты без использования кранов и других подъемных механизмов обеспечивает существенную экономию по статье затрат на машины и механизмы. Как видно из изложенного, автор предлагает интересные технологии применения нового строительного материала – мелкозернистого поризованного бетона, который явно претендует на «звание» универсального и способен конкурировать практически со всеми бетонами как искусственного, так и природного происхождения, традиционно используемыми в строительной практике.