Инновационные технологии в монолитном домостроении

Введение. Развитие научно-технического прогресса в строительной отрасли происходит медленно, но уже введенные технологии используются долгое время. Однако большая конкуренция подводит к поиску новых решений, которые дают возможность экономично, надёжно и в короткие сроки возводить здания и сооружения.

Технологии монолитного строительства применяют большинство компаний из-за их преимуществ по сравнению с другими видами домостроения. Однако строители сталкиваются с множеством проблем при возведении здания из монолита: отрицательные температуры, труднопроходимые места, высотное строительство, сжатые сроки, экономичность, экологичность и т.д. Поэтому, для того, чтобы данный вид домостроения применялся везде, необходимо разрабатывать инновационные технологии в данной области.

Примеры применения инновационных технологий в монолитном домостроении. Вначале инновации возникают в Америке и Европе, и создают их международные строительные компании. В России эти технологии используются не для всех зданий, в основном для постройки более крупных или необычных по форме сооружений, имеющих большое общественное значение. После освоения технологии она находит применение и в типовых зданиях. Так инновационные технологии становятся доступными везде.

Отличным примером применения инноваций в монолитном домостроении является комплекс «Москва-Сити» в г. Москва. Известным объектом этого комплекса является башня «Меркурий». Её высота 339 м – самый высокий небоскреб в Европе [2]. Для строительства такого высотного здания использовалось много решений, а также и технология предварительного напряжения бетона.

Технология предварительного напряжения бетона – это совокупность методов по использованию железобетона, предназначенного для преодоления неспособности бетона сопротивляться значительным растягивающим напряжениям. Благодаря этому, башня «Меркурий» имеет меньшие прогибы и повышенную трещиностойкость. Способность обладать одинаковой прочностью позволяет перекрывать большие пролеты при равном сечении элемента. С помощью домкратов гидравлического или винтового строения, стальная арматура растягивается. Пытаясь вернуться к исходной длине, она оказывает сжимающее усилие на материал. Сжимающие нагрузки снижают растягивающие деформации, которые являются причиной разрушения бетонных конструкций. В монолитном строительстве эта технология используется совсем недавно.

Стадион «Казань-Арена» построен с использованием нового вида опалубки PSK-CUP балочно-рамочного строения. Благодаря ей сооружение обладает устойчивостью к высоким нагрузкам и перепадам температур. Также опалубка выступает в роли строительных лесов. Эта новая конструкция позволяет сэкономить средства, нужные на аренду лесов, их монтаж и демонтаж.

По технологии PSK-CUP стадион собирался сразу, т.е. после того, как опалубку привозили на стройплощадку. Отличительной особенностью этой опалубки от обычной является экономия времени. Например, при переходе на другой этаж с отличающейся планировкой простую опалубку необходимо полностью разобрать и собрать снова, проделав всю работу с нуля. А PSK-CUP, состоящая из типовых компонентов, монтируется гораздо легче. «Быстрые замки» разъединяются, элементы переносятся на новое место и собираются заново. Такая система долговечная и надежная.

Инновационные технологии в области монолитного строительства набирают обороты не только в южных городах России, но и в северных широтах. Например, строительная компания на Севере разработала собственную несущую систему. Она состоит из сборного каркаса с жёсткими монолитными стыками и преднапряжёнными ригелями. Каркас можно применять даже в условиях отрицательных температур: доля монолитных работ не превышает 10%, а монтаж допускается вести в морозных условиях до -40°С. В отличие от других каркасных систем, они применяют преднапряжённые ригели длиной до 12 м и варьируемой высотой сечения: 250, 300 или 220 мм. Благодаря им, архитектор получает большой простор для формирования свободных объемно-планировочных решений, а потолки помещений всегда будут гладкими. Это является важным показателем, так как многие заказчики выбирают монолитный каркас только из-за плоских перекрытий, несмотря на стоимость конструкции [1].

Компания создает преднапряжённые ригели не только на канатах, но и на проволоке класса «Вр». Для этого они осуществляют натурные испытания в 2013 году на заводе «Нижегородский Дом и К». Компания старается использовать максимальное количество элементов заводского изготовления с сохранением индивидуальности проектируемого здания. А экономят за счёт преднапряжённых конструкций с низкой металлоёмкостью.

В таблице 1 представлена разница в стоимости сборного и монолитного строительства [3].

Таблица 1 – Разница в стоимости сборного и монолитного строительства

№	Тип здания	Площадь каркаса, м 2	Объём бетона, м 3	Стоимость, млн руб.
1	Каркас СМК	16705	3986	72,31
2	Монолит	16705	4493	85,64
	Разница	0	507	13,33

Исходя из данных таблицы 1, можно сделать вывод: при одинаковой площади каркасов здания, их стоимость увеличивается с увеличением объема бетона.

Также на сегодняшний день происходит рост новых технологий, направленных на облегчение работы с бетоном при строительстве здания на Севере: ячеистый бетон, бесцементная основа и др.

Один из наиболее перспективных материалов для строительства в любом регионе является ячеистый бетон. Применяют три вида ячеистого бетона. Все они отличаются друг от друга по составу и способу образования пор.

Начинают появляться новые технологии производства стройматериалов на безцементной основе. Благодаря им, существует возможность изготовлять различные высококачественные строительные материалы (от легких теплоизоляционных, до высокопрочных конструкционных). Их получают из очень распространенных кремнистых пород, а также отходов промышлености.

Используя эту технологию, получают различные виды продукции:

• а)    керамику;

• b)    стеклокерамику;

• с)    стекло;

• d)    пеностеклокерамику;

• е)    ситаллы;

• f)    пеностекло;

• g)    композитные материалы в виде плит, блоков, гранул и др.

Очень важно в условиях Крайнего Севера выбирать оптимальную технологию утепления зданий, основанную на использовании определённого вида утеплителя. В первую очередь выбор зависит от использованной системы домостроения. Например, при монолитно-каркасном или каркасном домостроении, основой которого является сборный, монолитный или металлический каркас из металлопроката, ограждающие стены возводятся из стеновых строительных блоков. Такие блоки сами по себе уже являются утеплителями. Однако, для достижения требуемого уровня теплозащиты здания, стены дополнительно утепляют.

На Севере была разработана строительная система «Интра-Бау» для возведения монолитных зданий и сооружений, которая включает:

• -    использование объемной и щитовой несъемной опалубки из арболита и фибролита;

• -    технологию создания и укладки многофункционального мелкозернистого бетона;

• -    возведение монолитных конструкции по безвибрационной (литьевой технологии);

• -    подбор состава бетона и разработки технологии бетонировании исхода из реальных климатических особенностей района строительства;

• -    технологию возведения фундамента из свай с использованием особотонкодиспеременного минерального порошка «Микродур» (ОТМП);

• -    технологию уплотнения и упрочнения грунтов на основе использования ОТМП «Микродур».

Перспективы внедрения инновационных технологий в монолитное домостроение. В настоящее время внедрение новых технологий в монолитное домостроение идет медленно. Но, несмотря на это, строительные компании активно применяют уже появившиеся технологии. Можно привести множество примеров, подтверждающих этот факт. Однако, для того, чтобы инновации в области монолитного домостроения развивались, необходимо рассмотреть положительные стороны технологий из железобетона (рис. 1) [4]:

Рисунок 1 – Преимущества технологий монолитного домостроения

На основании рис. 1 можно сделать вывод: монолитное домостроение облегчает весь строительный процесс, экономит время и технику. Поэтому в ближайшем будущем будут внедряться еще больше новых технологий, улучшающих строительство по монолитной технологии.

Заключение. Монолитное строительство представляет собой одно из наиболее перспективных технологий, а сам процесс – инновация, которая требует особых знаний и приёмов, которые доступны не всем. Поэтому необходимо, чтобы в дальнейшем разрабатывались более экологичные методы монолитного строительства, специальные методы транспортировки в труднопроходимые и труднодоступные места, склады и т.д. Особенно внедрение и использование везде опалубки в строительстве позволило бы значительно повысить качество здания, уменьшить быстроту освоения этого вида в монолитном строительстве. Строительство – это сложный комплекс мероприятий, мер, методов, требующих постоянное обновление и введение инноваций.