АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ НЕСЪЕМНЫХ ОПАЛУБОК ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ МАЛОЭТАЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Построенные в России здания практически в 2 раза тяжелее своих зарубежных аналогов [1]. Причиной избыточного веса и высокой стоимости домов является использование для возведения вертикальных несущих и ограждающих конструкций тяжелых материалов (кирпич или железобетон), что увеличивает капитальные вложения в производственную базу до 60% из-за необходимости возведения более мощных фундаментов [3]. Увеличение стоимости энергетических ресурсов привело к тому, что сложившиеся решения не соответствуют современным требованиям к эффективности зданий по срокам возведения, конструкционной мобильности, акустическим свойствам, теплопроводности и ряду  других. Современные экономические и технологические требования в строительстве заключаются в том, что новое здание должно обладать пониженной материалоемкостью при высоких строительно-технических свойствах. Заграничная практика строительства почти полностью перешла от зданий с продольными и поперечными несущими стенами к зданиям каркасного типа. При использовании каркасной схемы возведения зданий материалоемкость снижается за счет рационального выбора применяемых материалов. Конструкционные бетоны используют для возведения колонн, перекрытий, диафрагм жесткости и т. п., а ненесущие ограждающие конструкции выполняют в несъемной опалубке.

После укладки монолитного бетона и окончания последующих процессов несъемная опалубка остается в теле забетонированной конструкции и работает в ней как одно целое. Опалубка в данном случае является не только формообразующей и архитектурно оформляющей системой, но и защищает поверхность от агрессивных атмосферных воздействий, увеличивает прочностные характеристики конструкции, улучшает режим твердения бетона. Арматурные выпуски в виде змейки и сама внутренняя поверхность панели неровная, шероховатая, приводят к улучшению контакта с укладываемым бетоном. Применение несъемной опалубки ведет к уменьшению денежных вложений и сокращает продолжительность строительства за счет исключения распалубливания конструкций и затрат на эксплуатацию здания (отопление и кондиционирование воздуха). Благодаря переходу на несъемную опалубку снижаются трудозатраты на отделочные работы на 35-60%, исключается использование металлоемких опалубок (до 60 т на дом), что при современной стоимости металла приобретает исключительное значение, а также уменьшает объем монолитного бетона за счет включения опалубки как одной из составных частей конструкции [3, 4, 6].

Существующая статистика показывает технические преимущества монолитных стен в несъемной опалубке, заключающиеся в уменьшении веса фрагмента стены до 640 кг, при этом такой же фрагмент, выполненный с использованием съемной опалубки, весит 742 кг, а кирпичный - 2226 кг. Экономическая эффективность, полученная за счет снижения сроков строительства с использованием несъемной опалубки, уменьшает стоимость 1 м3 стены на 24,6% [15].

Для несъемной опалубки в качестве материала применяют стальной профилированный настил, разнообразный листовой материал, керамические и стеклянные блоки, а также металлические сетки. Опалубку выполняют из плоских, ребристых и корытообразных профильных плит, которые изготавливают из бетона, железобетона, армоцемента, стеклоцемента, фиброцемента. Эти плиты применяют при бетонировании монолитных конструкций и сооружений с большими опалубливаемыми поверхностями и простой конфигурацией; они устанавливаются в проектное положение кранами, внешние плоскости этих элементов должны совпадать с поверхностью возводимой монолитной конструкции. Крепят такие плиты путем сварки их выпусков и армокаркаса монолитной конструкции. Известны также варианты крепления инвентарными крепежными и поддерживающими устройствами (прогонами, подкосами, схватками), которые после бетонирования и набора начальной достаточной прочности бетона можно снять и применить повторно [2].

По функциональному назначению опалубки бывают формообразующими конструкцию, опалубками- облицовками и опалубками-изоляциями, часто возможно совмещение всех или части этих функций. В любом случае эти элементы являются наружной поверхностью возводимой конструкции, поэтому они могут быть не только с различной фактурой, но и иметь отделку всевозможными плитками и другими материалами, производимыми на заводах [2].

При строительстве монолитных жилых зданий применяют специальные двухслойные  плиты, которые одновременно могут выполнять функции опалубки и декоративно-теплоизоляционного слоя для фасада зданий. Несъемная опалубка стен иногда решается в виде скорлуп из монолитного керамзитобетона, скорлуп с наклеиваемым пенополистирольным утеплителем и внутренним слоем из монолитного тяжелого бетона. Существуют случаи, когда несъемную опалубку устраивают с наружной и внутренней стороны конструкции, пространство между ними заполняют теплоизоляционно-конструктивным материалом – пенобетоном, поризованным бетоном, пено-фосфогипсом и др. [2].

Технология устройства ограждающих конструкций в несъемной опалубке позволяет снизить стоимость на 35-50%, максимально ускорить темп возведения этих конструкций и снизить сроки строительства, позволяя производить параллельно различные строительные работы, сократить общий вес здания, использовать под застройку площади со сложными геологическими условиями и рельефом, а также организовать поточные работы при строительстве коттеджных поселков. При строительстве по данной технологии нет необходимости применения высококвалифицированной рабочей силы и специальной грузоподъемной техники, что способствует значительному снижению трудоемкости работ. При использовании несъемной опалубки отпадает необходимость в ее демонтаже и перестановке, а также в очистке.

В 90-х годах на российский строительный рынок пришли несъёмные опалубки из пенополистирола, безусловным достоинством которых является возможность возведения многослойной ограждающей конструкции с необходимыми теплотехническими свойствами за один технологический цикл: это опалубки «Пластбау», «АВС», «Изодом» и др., древесно-цементно-бетонная композиция с утеплением пенополистиролом «Велокс». Щиты опалубок «Велокс» представляют собой композицию из древесной щепы – 90%, цемента и жидкого стекла. В то время как широко известны российские древесно-цементные композиционные материалы: фибролит, ДВП, ЦСП, которые находили широкое применение в основном на внутренних отделочных работах. Хотя по своим показателям абсолютно не уступают зарубежному аналогу, применяемому для возведения ограждения [9]. 

Произведя анализ типов несъемных опалубок из пенополистирола или с пенополистирольным утеплителем, можно сделать вывод о том, что этот материал обладает высокими теплотехническими свойствами, позволяющими экономить в 3-3,5 раза материалы на ограждения, площадь и тепло в возводимых зданиях. Вместе с тем этот материал имеет ряд существенных недостатков, в том числе: - накопление влаги в виде конденсата и ее удержание в своей структуре, что способствует снижению теплосопротивления стены [14]; - применение пенополистирола негативно сказывается на комфортности помещений из-за недостаточной воздухо- и паропроницаемости ограждения - пенополистирол – горючий материал, выделяющий при горении токсичные продукты; - из-за низкой прочности при растяжении конструкции из пенополистирола исключают возможность удобного крепления к ним элементов навесного оборудования и мебели; прокладка инженерных коммуникаций должна производиться до заполнения опалубки бетоном, поэтому замена или установка инженерных коммуникаций здания невозможна в процессе его эксплуатации. Преимущества пенополистирольных стен несоизмеримы с безопасностью и комфортом жилища.

Анализируя российские плитные дерево-композиционные материалы для несъемных опалубок следует отметить их основные параметры, преимущества и недостатки, а также возможность их использования в качестве несъемной опалубки.

Фибролит – строительный материал, который представляет собой спрессованную и затвердевшую смесь специально приготовленной древесной стружки с портландцементом или с каустическим магнезитом. К достоинствам этого материала можно отнести хорошую механическую прочность и долговечность; безопасность для жизни и здоровья человека, а также окружающей среды; биологическую стойкость к воздействию грибков, плесени, насекомых, грызунов; огнестойкость и влагостойкость; неплохие тепло-звукопоглощающие и звукоизолирующие свойства; легкость и простота обработки и монтажа; невысокая себестоимость.

Древесноволокнистая плита – материал давно уже известный и опробованный, однако проведя ряд дополнительных операций, можно получить акцентированные свойства, существенно расширяющие возможности ДВП как строительного материала. Повысить огнестойкость ДВП можно его пропиткой огнебиозащитными составами и термической обработкой. ДВП повышенной твердости можно получить путем пропитки исходного материала пектолом. Кроме того, благодаря пропитке нефтяным гидрофобизатором ДВП обретает повышенную водостойкость, поэтому разбухает и деформируется в 1,5-3 раза меньше. Однако при производстве данного материала российскими производителями возникают экономические и экологические трудности. На предприятиях этого профиля довольно велика доля устаревшего оборудования, а при изготовлении преобладает «мокрый» способ, при котором образуется большое число сточных вод, содержащих свободный фенол, избавиться от которого практически невозможно.

ЦСП – древесный плитный материал, для изготовления которого используется древесная стружка, минеральное вяжущее (портландцемент) и химические добавки (жидкое стекло, сернокислый алюминий), вода. Основными свойствами ЦСП являются: прочность, обрабатываемость (сходная с древесиной), огнестойкость, водостойкость, стойкость к воздействию термитов, грибков, насекомых и грызунов, превосходная звукоизоляция, пригодность для внешнего и внутреннего применения, использование разнообразной обработки поверхности (фанерование, облицовка пластиком, окрашивание и др.), пригодность для использования в любых климатических условиях.

Анализ основных характеристик плитных древесно-цементных композиционных материалов и их аналогов приведен в Табл.1 данной работы.

   Таблица 1

Сравнение характеристик ЦСП и других плит («+» - хорошее, «0» - среднее, «-» - плохое)

Сравнение показателей плитных конструкционных материалов позволяет выделить ЦСП как наиболее технологичный материал для использования его в качестве несъемной опалубки при возведении наружных стен. К его преимуществам также можно отнести инвестиционную привлекательность, т.к. является продуктом российского производства и его стоимость на порядок меньше, чем стоимость пенополистирольной опалубки, и формообразующие возможности ЦСП гораздо выше благодаря тому, что несъемную опалубку выполняют в построечных условиях, а механическая обработка и крепление элементов опалубки не представляют сложности.

Список литературы

1.     Айрапетов Г.А., Бретшнайдер Б. Строительство в Германии. М.: Стройиздат, 1996. 283 с.

2.     Анпилов С.М. Опалубочные системы для монолитного строительства. М.: АВС, 2005. 280 с.

3.     Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1973. 632 с.

4.     Булгаков С.К. Технологии по утеплению существующего жилого фонда России // Строительство и архитектура. Проблемные доклады. №1. М.: ВНИИНТПИ, 1998. С. 106-108.

5.     Есенов К.К. Технология возведения малоэтажных зданий в железобетонной несъемной опалубке. М.: МИСИ, 1991. 184 с.

6.     Королев К.М. Производство бетонной смеси и раствора. М.: Высш. шк., 1973. 343 с.

7.     Окуньков Н.Н. Разработка технологии возведения стен одноэтажных зданий с применением гибкой несъемной опалубки. М.: МИСИ, 1993. 215 с.

8.     Пьюрифой Р. Опалубка для бетонных конструкций. М.: Стройиздат, 1981. 211 с.

9.     Рекомендации по применению цементно-стружечных плит в ограждающих конструкциях для промышленного, сельского производства и жилищно-гражданского строительства // ЦНИИСК. М.: 1981. 14 с.

10. Рекомендации по проектированию, изготовлению и применению конструкций на основе цементно- стружечных плит // ЦНИИСК. М.: 1986. 75 с.

11. Рекомендации по расчетным характеристикам древесных плит // ЦНИИСК Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1982. 24 с.

12. Руководство по конструкциям опалубок и производству опалубочных работ // ЦНИИОМТП Госстроя СССР. М.: Стройиздат, 1983. 501 с.

13. Руководство по применению опалубки для монолитных железобетонных конструкций // Вып. 1, 2, 3. М.: 1972, 1973, 1974. С. 167, 80, 140.

14. Рязанова Г.Н., Камбург В.Г. Совершенствование технологии возведения ограждающих конструкций в несъёмной опалубке. Монография. П.: ПГУАС, 2010. 105 с.

15. Составы для производства изделий из полистиролбетона по литьевой технологии // ООО «Строй Механика» Тула, 2003.

16. СП 70.13330.2012 Свод правил – актуализированная редакция СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции.