5339

На правах рукописи

Гаврикова Татьяна Александровна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ МАЛОЭТАЖНОГО МОНОЛИТНОГО ДОМОСТРОЕНИЯ ИЗ КОСТРОБЕТОНА

05.23.08 – Технология и организация строительства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Нижний Новгород – 2006

2

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В НИЖЕГОРОДСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНОМ УНИВЕРСИТЕТЕ

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент

Яворский Андрей Андреевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Юдина Антонина Федоровна,

кандидат технических наук, доцент

Огай Климент Александрович

Ведущая организация

МП ИРГ «НижегородгражданНИИпроект»

Защита состоится «…» ……….. …… г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.162.03 при Нижегородском государственном архитек- турно-строительном университете по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65, корпус 5, аудитория 202.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан « » ………. …. г.

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Решение жилищной проблемы в настоящее время относится к приоритет-

ным направлениям работы правительства РФ. На увеличение объемов строительства доступного малоэтажного жилья, особенно в сельской местности, направлена реализация федеральных программ «Свой дом», «Жилище», «Доступное жилье».

Эффективным способом снижения стоимости жилья и повышения его качества, как показывает практика отечественного строительства, является монолитное домостроение. Дополнительный экономический эффект позволяет получить применение местных материалов. В российских условиях при наличии обширной сырьевой базы целесообразно использование побочных продуктов деревообработки и льнопереработки (опилок, костры) в качестве заполнителей в легком бетоне. Отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о том, что такой материал является экологически чистым и относительно недорогим. Широкое распространение применение таких заполнителей получило в производстве строительных блоков и панелей, но в монолитном домостроении их использование ограничено. Этот факт в первую очередь вызван недостаточной изученностью и отсутствием надежных технологий строительства зданий из легких бетонов на основе опилок и костры.

Возведение монолитных зданий из легкого бетона на органическом заполнителе по традиционной технологии, с подачей бетонной смеси в бадьях и использованием инвентарной крупнощитовой разборно-переставной стальной опалубки, сопряжено с необходимостью применения дорогих в эксплуатации кранов. Специфические свойства бетонных смесей на органическом заполнителе обусловливают большие трудозатраты и сроки строительства. При укладке смесей необходимо выполнение трудоемкого уплотнения трамбованием, что связано с их повышенной жесткостью. Набор бетоном распалубочной и мароч-

4

ной прочности длится соответственно 18 и 90 сут, что увеличивает общую продолжительность строительства зданий.

Поэтому актуальным является создание интенсивной технологии малоэтажного монолитного домостроения из экологически чистых местных материалов с применением современных средств механизации бетонных работ.

Цель диссертационной работы Целью диссертационной работы является совершенствование технологии

возведения экономичных монолитных малоэтажных домов из экологически чистых бетонов на местных органических заполнителях, базирующейся на применении современных средств насосной подачи бетонной смеси и несъемной опалубки, с решением рецептурных задач.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи исследования:

-проанализировать существующие технологии монолитного малоэтажного строительства;

-разработать составы и технологию приготовления легкобетонных смесей с органическим заполнителем с заданными сроками схватывания и темпами набора бетоном прочности, позволяющими комплексно использовать их для возведения наружных и внутренних стен монолитных малоэтажных зданий;

-теоретически обосновать и экспериментально исследовать возможность насосной подачи по трубопроводам легкобетонных смесей разработанных составов;

-разработать технологический регламент на возведение монолитных стен малоэтажных зданий в несъемной опалубке из легкого бетона на основе костры

снасосной подачей смеси по трубопроводам.

Теоретической основой исследования стали труды Алексеева С. Н., Алехина Ю. А., Алксниса Ф. Ф., Афанасьева А. А., Ахвердова И. Н., Баженова Ю. М., Батракова В. Г., Блещика Н. П., Бужевича Г. А., Васильева В. М., Войтовича В. А., Волженского А. В., Дворкина Л. И., Ивянского Г. Б., Клименко М.

5

И., Крутова П. И., Липовецкого М. А., Мацкевича А. Ф., Наназашвили И. Х., Панютина А. Г., Рыбьева И. А., Склизкова Н. И., Шамрина А. Т., Соркина Э. Г., Топчия В. Б., Ферронской А. В., Хаютина Ю. Г., Цепаева В. А., Шалимо Т. Е. и других отечественных ученых.

Научная новизна работы заключается в следующем:

-разработаны рекомендации по подбору составов гипсокостробетонных смесей с заданными технологическими свойствами, обеспечивающими перекачивание их по бетоноводу;

-разработан регламент приготовления гипсокостробетонных смесей, позволяющий сократить время технологического цикла;

-разработана L-образная несъемная опалубка из гипсокостробетона для малоэтажного монолитного домостроения;

-разработана технология возведения монолитных малоэтажных зданий в L-образной несъемной опалубке из гипсокостробетона, базирующаяся на применении экономичных современных средств насосной подачи смеси.

На защиту выносятся следующие результаты научных исследований и разработок:

-результаты анализа отечественных и зарубежных технологий монолитного малоэтажного строительства из бетонов на основе местных органических заполнителей;

-теоретические положения по совершенствованию технологии монолитного малоэтажного строительства из бетонов на органическом заполнителе с применением экономичной насосной подачи смесей, обладающих необходимыми технологическими свойствами;

-разработанный регламент по подаче, загрузке и перемешивании компонентов при приготовлении легкобетонной смеси на органическом заполнителе

игипсовом вяжущем, позволяющий сократить время технологического цикла;

-результаты экспериментального исследования способов оптимизации технологических свойств цементных и гипсосодержащих бетонных смесей и

6

бетонов на органическом заполнителе (опилках, костре) для монолитного строительства;

-разработанная интенсивная технология возведения монолитных стен малоэтажных зданий, основанная на применении винтового насоса для подачи быстросхватывающихся бетонных смесей на органическом заполнителе и несъемной опалубки из аналогичного материала.

Практическая значимость работы заключается в разработке интенсивной технологии строительства экономичного, экологически чистого малоэтажного жилья из легких бетонов на органическом заполнителе, базирующейся на применении современных механизированных средств насосной подачи бетонной смеси и несъемной опалубки.

Реализация результатов исследований осуществлена:

-при проектировании технологии бетонирования монолитных стен одноэтажных жилых домов при строительстве микрорайона в Ковернинском районе (Нижегородской области);

-при проектировании и реализации технологии бетонирования монолитных перегородок в 17-этажном жилом доме на Казанском шоссе (г. Н. Новгород);

-при проектировании технологии возведения одноэтажного жилого дома

вГородецком районе (Нижегородской области).

Результаты исследований включены в материалы специальных дисциплин «Передовые ресурсосберегающие и интенсивные технологии» и «Новейшие тенденции в производстве опалубочных работ» для подготовки магистров по программе 550102 – «Теория и практика организационно-технологических и экономических решений»; используются в курсе повышения квалификации инженеров-строителей, проводимых МИПК ННГАСУ и ФГОУ ИПК руководящих работников и специалистов Росстроя.

Апробация работы Материалы диссертационной работы докладывались, обсуждались и по-

7

лучили одобрение на Международной научно-технической конференции «Итоги строительной науки» (ВлГУ, г. Владимир, 2003 г., 2005 г.); Научнотехнической конференции «Архитектура и строительство 2003» (ННГАСУ, г. Нижний Новгород, 2004 г.); VII Международной научно-практической конференции (г. Пенза, 2004 г.); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы строительного и дорожного комплексов» (МарГТУ, г. Йошкар-Ола, 2004 г.); XI Международной научно-методической конференции «Проблемы многоуровневого образования» (ННГАСУ, г. Нижний Новгород, 2005 г.); X Нижегородской сессии молодых ученых (г. Дзержинск, 2005 г.), Международном научно-промышленном форуме «Великие реки – 2005», «Великие реки – 2006» (г. Нижний Новгород, 2005 г., 2006 г.); Межрегиональной научно-практической конференции «Дополнительное образование 2006» (г. Нижний Новгород, 2006 г.).

Публикации По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе одна – в науч-

ном журнале, входящем в Перечень ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий.

Структура и объём работы Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, библиогра-

фического списка источников, 6 приложений. Общий объем работы составляет 156 страниц, в том числе 24 иллюстрации в виде схем, графиков и фотографий, 24 таблицы, библиографический список, включающий 179 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель исследований, охарактеризованы научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе анализируются отечественные и зарубежные технологии возведения монолитных малоэтажных зданий из различных материалов.

8

Проведенный анализ существующих способов монолитного строительства показал, что наиболее существенное сокращение трудоемкости работ при возведении малоэтажных зданий достигается:

-использованием легких разборно-переставных или несъемных опалубок;

-применением насосной подачи бетонных смесей.

Анализ современных систем несъемных опалубок показывает эффективность использования в строительстве плит и блоков, изготовляемых из экологически чистых материалов растительного происхождения, обладающих достаточной прочностью и плотностью. Однако стоимость подобных изделий на сегодня слишком завышена и по этой причине для большинства застройщиков недоступна. Редко используются для этого гипсосодержащие материалы, несмотря на существующие подтверждения целесообразности их использования в конструкциях стен малоэтажных зданий.

Теоретические исследования отечественных ученых (Волженского А. В., Ферронской А. В., Коровякова В. Ф. и др.) и дальнейшая их реализация на практике показали, что материалы на основе гипсового вяжущего являются экологически чистыми и безвредными; по теплозащитным, звукоизолирующим свойствам и огнестойкости превосходят материалы на основе портландцемента. Применение гипсового вяжущего, являющегося также местным материалом для Нижегородской области, позволяет существенно сократить сроки монолитного строительства. Однако использование гипсового вяжущего в монолитном домостроении требует решения комплекса рецептурно-технологических задач, связанных с быстрыми сроками схватывания и другими специфическими свойствами материалов на его основе.

Достаточно хорошо отработаны на практике режимы перекачивания по трубопроводам тяжелых бетонных смесей (Блещик Н. П., Шалимо Т. Е. и др.). Технологически более сложным является перекачивание по трубопроводам легкобетонных смесей и практически не изучены проблемы перекачивания легкобетонных смесей на органическом заполнителе и быстросхватывающемся

9

вяжущем.

Применение традиционных стационарных и мобильных бетононасосов возможно в случае комплексной застройки микрорайонов и при больших объемах бетонных работ. В случае строительства отдельных зданий их применение малоэффективно и экономически не оправдано. Зарубежный опыт строительства свидетельствует о широком использовании для бережной подачи и перемещения мелкозернистых смесей при производстве штукатурных работ экономичных винтовых насосов. Поэтому была выдвинута гипотеза о возможности применении данного вида техники для сохранения технологических свойств легкобетонной смеси на органическом заполнителе.

Анализ существующих способов сокращения сроков набора распалубочной прочности бетона, увеличения подвижности и однородности смеси и изменения других технологических свойств материала, показал эффективность применения химических добавок, а также быстротвердеющего гипсового вяжущего. На основе проведенного анализа результатов отечественных и зарубежных исследований по теме сформулированы задачи диссертационной работы.

Во второй главе изложены теоретические основы совершенствования технологии монолитного малоэтажного строительства из легких бетонов на местных органических заполнителях на основе цементного и гипсового вяжущих путем обеспечения технологических свойств смеси и заданных темпов твердения бетона.

Нами исследовалась возможность оптимизации технологических свойств цементных легкобетонных смесей с органическим заполнителем (льняной кострой) введением пластификатора С-3 с различным содержанием доломитовой муки. В результате увеличилась подвижность костробетонной смеси на 25-30% и улучшилась ее однородность. В случае применения равноподвижных смесей использование добавки в 1,3-1,5 раза увеличило прочность костробетона во всех возрастах по сравнению с бездобавочным составом (рис.1). Однако сроки достижения распалубочной прочности составили 9-10 сут.

Рис.1. Исследование технологических свойств костробетонной смеси и костробетона на цементном вяжущем: а) – рост прочности цементного костробетона в раннем возрасте; б)

– рост прочности цементного костробетона в зрелом возрасте; 1- состав без добавок (ОК=6-8 см); 2 - состав с С-3 (ОК=16-18 см); 3 - состав с С-3 (ОК=6-8 см)

Так как анализ возможных способов ускорения твердения бетонов на таких заполнителях выявил эффективность применения гипса, далее изучена возможность использования его в составе костробетона. В связи с тем, что к недостаткам гипсовых бетонов относят их низкую влагостойкость и способность вызывать коррозию черных металлов, в исследованиях применялось гипсоцементнопуццолановое вяжущее (ГЦПВ) оптимизированного состава, что позволит комплексно использовать его в наружных и внутренних стенах. По существующим рекомендациям Клименко М. И., Кунноса Г. Я., Цепаева В. А. и др. была приготовлена гипсосодержащая костробетонная смесь, укладка которой потребовала трудоемкого уплотнения из-за повышенной жесткости смеси, что усложнилось быстрыми сроками ее схватывания. Сложность работы с составами потребовала увеличения водовяжущего соотношения и введения воздухововлекающей добавки (СДО) для повышения подвижности смесей.

Длительные сроки приготовления костробетонных смесей по традиционной технологии потребовали проведения исследований различных вариантов загрузки и перемешивания компонентов (рис.2). Оценка производилась по двум показателям: время приготовления и однородность материала. В результате выявлено, что традиционно применяющийся способ загрузки составляющих и приготовления смеси с предварительным замачиванием органического запол-