Технология объемного домостроения (блок-комнаты)

В настоящее время широкое применение получило объемное домостроение. Объемные блоки - это крупные конструктивные элементы. Они являются крупной конструкцией объемной формы, в полом пространстве которой заключен определенный функциональный фрагмент здания. Объемные блоки могут заключать в себе комнату, лестничную клетку, либо служить пространственной границей между помещениями здания и внешней средой. Конструкции объемных блоков разработаны в СССР в 1950-х годах и после проверки в экспериментальном строительстве внедрены в массовое производство в конце 1960-х - начале 1970-х годов [2].

Объемно-блочные домостроение (ОБД) позволяет максимально использовать возможности заводского производства благодаря перенесению на завод 75-80% трудовых процессов, в 5-6 раз сократить число сборочных элементов, повысить производительность подъемно-транспортных механизмов и труда рабочих, в 2-3 раза сократить сроки возведения зданий, на 10-15 % снизить их стоимость и повысить качество строительства.

Из объемных блоков строят жилые здания, общежития и гостиницы, спальные корпуса санаториев и др.

Таким образом, объемный блок представляет собой законченную структурную составляющую здания в виде замкнутой пространственной конструкции. В зависимости от назначения и размеров к объемным блокам предъявляются следующие основные требования:

-   прочность,

-   устойчивость,

-   жесткость,

-   долговечность,

-   огнестойкость,

-   трещиностойкость,

-   неизменность при динамических нагрузках во время транспортировки и монтажа.

Готовые объемные блоки должны быть водонепроницаемыми, противостоять температурно-влажностным воздействиям, и удовлетворять эксплуатационным требованиям.

Объемные блоки должны быть рациональными по объемно-планировочному и архитектурно-конструктивному решению, экономичными и технологичными в заводском производстве, иметь минимальную массу [2].

Конструктивные схемы домов из объемных блоков можно представить в виде следующего рисунка:

Рисунок 1 - Схема домов из объемных блоков: а) блочные дома из блоков на одну комнату; б) панельно-блочные дома; в) каркасно-блочные дома

объемное домостроение

Для того чтобы оценить возможности объемно-блочного строительства, обратимся к существующей технологии производства.

По технологии изготовления объемные элементы могут быть сборными и монолитными. Сборные элементы изготавливают на заводах из отдельных панелей, соединяя их сваркой стальных закладных деталей.

Возьмем, к примеру, монолитный объемный блок типа "стакан" со следующими характеристиками: 1. Предельные габариты: длина - 5820 мм, ширина - 3460 мм, высота - 2740 мм. 2. Требования к материалам: щебень аглопоритовый фр. 5-10 мм; пески крупные и средние; портландцемент М400 и М500, быстротвердеющий портландцемент; утеплитель полистиролбетон; бетон потолка М300.

При изготовлении объемного блока используется формовочная установка массой 45 тонн, включающая сердечник, щиты (торцовый передний и задний, продольный левый, продольный правый), основание, раму, рычаги запорные, гидроизоляцию, крышку, гидроцилиндры - 2 шт., трубопроводы, электрооборудование.

Маршрутная карта технологического процесса производства выглядит следующим образом: 1 - чистка и смазка модели; 2 - установка на модель регистров отопления, арматурного каркаса, пакетов утеплителя; 3 - подача модели на пост формовки, установка оконных и дверных проемообразователей; 4 - формование объемного блока; 5 - установка закладных деталей и крышки на формовочную установку; 6 - термообработка; 7 - снятие крышки с формовочной установки и передвижение модели на пост базирования; 8 - распалубка; 9 - сдача ОТК [3].

Сложное дорогостоящее оборудование для производства монолитных объемных блоков не единственный недостаток этой технологии. На стадии отделки требуется быстрое высыхание. В противном случае площадь цехов значительно возрастает.

Как показывают наблюдения и опубликованные исследования, каждый тип монолитного объемного блока, будь то "колпак", "стакан", "лежащий стакан", имеет недостатки при формовании. Наибольшее количество недостатков у блока типа "стакан" (технология производства приведена выше): лицевая поверхность плиты пола нередко получается недостаточно ровной; извлечение сердечника вверх усложняет конструкцию формовочной установки; низкое качество поверхностей стен; формование наружной стены на установке вызывает удлинение цикла изготовления блока; сравнительно высокий уровень ручного труда.

Вместе с тем существует ряд серьезных недостатков в технологии производства всех видов монолитных объемных блоков: все связи (в том числе вутов со стеновыми панелями) должны иметь примерно одинаковую жесткость, иначе следует ожидать перекоса блока; высокое содержание цементного вяжущего в бетоне делает его хрупким и усадочным, и как следствие он имеет слабую трещиностойкость; сравнительно высокое содержание цемента и песка в бетонной смеси приводит к снижению качества бетона; неоднородность бетонной смеси на различных уровнях высоты блока существенно влияет на прочность его элементов в верхней и нижней частях. В частности, прочность бетона в верхней части составляет 52-95% от прочности в середине и 50-85% - в нижней части; высокое водосодержание затрудняет получение бетона марки 200 даже при расходе цемента 550-600 кг на 1 м 3; повышенное количество песка в бетонной смеси приводит к увеличению расхода теплоэнергии при тепловой обработке объемных блоков, например, при увеличении содержания песка от 40 до 70% - к потере теплоэнергии примерно на 30% с одновременным уменьшением прочности бетона на 28-32% [3].

В связи с этим такие характеристики монолитных объемных блоков, как законченность, замкнутость объема, самоустойчивость при монтаже, достаточная пространственная жесткость, связаны с большими трудностями, среди которых бетонирование узких (30-70 мм) вертикальных полостей с установленными в них арматурными сетками или каркасами, препятствующими прохождению бетонной смеси, и формование ребристых стенок следует выделить особо.

Монолитные блоки с угловым опиранием, кроме конструктивного армирования стен, нуждаются в усилении армирования опорных узлов и вертикальных ребер. На практике это достигается путем установления стальных пространственных каркасов треугольного сечения. В то же время при линейном опирании создание проемов (оконных, дверных) относительно сложнее, так как вследствие этого происходит ослабление стен и снижается несущая способность конструкции.

Из приведенного выше можно сделать вывод, что применение монолитных объемных блоков вряд ли вышло бы за пределы узкоспециального назначения, если бы не были созданы эффективные конструктивные схемы зданий с их применением. Например, блочная с несущим остовом конструкция здания, позволяющая использовать объемные блоки облегченного типа из эффективных материалов взамен тяжелых железобетонных. Рациональное разделение функций между несущим остовом и объемными блоками обеспечивает снижение веса здания, а также делает возможным создавать протяженные свободные пространства для прогулочных площадок, цветников, аэрационных проемов и т.п. При этом не исключается возможность замены или перемещения блоков в условиях эксплуатации зданий, заводская готовность которых в 1,5-2 раза выше, чем полносборных каркасных.

Тем не менее если просуммировать вышеприведенное, то возникает законный вопрос: возможен ли в реальных условиях описанный в начале статьи эффект от объемно-блочного строительства. Ответ на него, по-видимому, следует искать в положительных сторонах производства этих изделий, таких как тонкостенность крупногабаритных элементов блоков (внутренних стен и потолков); слоистость ограждения в зданиях, образуемая двумя гранями и воздушной прослойкой между ними, при постановке блоков рядом друг с другом или один на другой; отношение высоты к толщине внутренних стен, составляющее не менее 40, в то время как для внутренних стен крупнопанельных зданий - 17-20; ограничение зависимости строительства от погодных условий; отсутствие необходимости создания инфраструктуры по снабжению стройматериалами и оргнабора рабочих различных специальностей; возможность широкой механизации и автоматизации процессов производства; отсутствие потерь стройматериалов из-за порчи, а также перерасхода зарплаты.

Учитывая вышесказанное, объемно-блочное строительство применяется только в определенных условиях.

Попытки улучшить технологию производства объемных блоков нашли отражение в технических разработках и изобретениях как у нас в стране, так и в дальнем и ближнем зарубежье. Благодаря этому появились сборные блоки, способные конкурировать с монолитными.

Дело в том, что отдельное изготовление наружных стен и других элементов для блока значительно упрощает формовочное производство и дает возможность не прибегать к дорогостоящему специальному формовочному оборудованию. Вместе с тем попытки изготовления сборных объемных блоков предпринимались и ранее, но не имели большого успеха. Узкими местами оказались стыки и сложные узоры соединения элементов блока. Связь панелей ограждения с помощью закладных деталей повышала податливость сборных блоков и лишала их надежности при транспортировке и монтаже из-за появления трещин на растворных швах, ухудшающих эксплуатационные свойства изделий. Рассмотрим один из примеров изготовления таких блоков.

Применяемые материалы: керамзитобетон М150 для конструктивных элементов; утеплитель - автоклавный газобетон плотностью 450 кг/м 3; стальные каркасы и закладные детали. Технология производства: сформованные по отдельности внутренние и наружные стены (лицевой поверхностью вниз с послойной укладкой бетонной смеси) собираются с помощью кондуктора в следующем порядке: плита пола устанавливается таким образом, чтобы она опиралась на нижние полки продольных панелей внутренних стен. Затем сводятся и устанавливаются в проектное положение все панели, на верхние полки которых укладываются плиты потолка с последующей сваркой закладных деталей.

Изготовленный таким образом объемный блок отправляется на строительную площадку. Отделочные работы выполняются перед монтажом.

В настоящее время разрабатываются проекты выполнения из объемных элементов не только жилых, но и других зданий массового строительства.