Термин «малоэтажное жилище» ассоциируется обычно с терминами «коттедж» и «усадебная застройка», хотя и традиции дореволюционного малоэтажного городского строительства России, и опыт стран, в которых эти традиции не прерывались, демонстрируют гигантский набор архитектурно-градостроительных решений.
По существу, понятие малоэтажного жилища для городских условий получает сегодня расширенное толкование, включающее целый ряд традиционных типов застройки и новых их разновидностей: дома, состоящие из односемейных жилых единиц и дома квартирного типа, включающие секционные и комбинированные системы (галерейно-блокированные, секционно-блокированные), предназначенные для высокоплотной застройки урбанизированных территорий (Е.С.Бахенова, Е.Г. Костина «Малоэтажное жилище: возможные варианты". Жилищное строительство. №6, 1994 г.).
Часто одноквартирный дом строится силами будущих жильцов, поэтому интерес представляют проекты, позволяющие осуществлять строительство поэтапно в соответствии с ростом семьи либо ростом финансовых возможностей.
При строительстве блокированных домов, с одной стороны, сохраняются основные преимущества односемейного дома — обособленный вход в квартиру с улицы, наличие приквартирного участка, с другой — обеспечивается более эффективное использование городской территории. По данным ЦНИИЭПжилища строительство блокированных жилых домов с числом блок-квартир от четырех до десяти позволяет снизить строительную стоимость квартиры по сравнению с отдельно стоящим домом на 20-25%, затраты на отопление на 35-40%, на прокладку инженерных сетей и благоустройство территории на 40-45%.
Малоэтажные секционные дома наиболее приемлемы для строительства в городских условиях, при этом квартира нижних этажей может быть решена в нескольких уровнях, а верхних — иметь мансардное завершение.
Дома комбинированной планировочной структуры отличает сочетание высокого уровня комфорта, свойственного индивидуальному жилищу, с экономичностью многоквартирного дома.
Помимо разнообразия типов и форм, малоэтажные жилые дома обладают одним общим качеством — наиболее приближенной к «дачной» организацией жилища. Приквартирный участок или большая озелененная терраса в нескольких метрах над землей, возвращают горожанам контакт с природой, а изолированность квартир обеспечивает полноценный отдых.
Современные тенденции в мировом и отечественном городском жилищном строительстве дают основание считать, что малоэтажная застройка в ближайшее время станет главной и в России.
Поэтому разработка концепции малоэтажного строительства, конструкций и технологий для производства стройматериалов, а также система организации такого производства является приоритетной задачей.
Концепция системы строительства малоэтажных жилых домов
Объемы малоэтажного и, в первую очередь, индивидуального строительства, увеличивавшиеся, начиная с 1988 г. (в 1988 — 5,2 млн. м², в 1990 г. — 6,0 млн.м²), в 1991 г. сократились до 5,4 млн.м² и в дальнейшем (примерно до 1998 г.) стабилизировались.
С 1998 г. происходит стабильный рост объемов малоэтажного строительства на 3-5% в год. Снижение темпов роста индивидуального жилищного строительства связано как с общим повышением стоимости жизни, так и с резким удорожанием строительных материалов (с 1988 г. в среднем в 120 раз, а по целому ряду материалов и изделий в 400 и более раз), транспортных услуг и строительно-монтажных работ.
Дальнейшее развитие малоэтажного домостроения на современном этапе выдвинуло задачу разработки систем строительства, ориентированных на различные категории потребителей и учитывающих:
особенности инвестиционной политики, обуславливающие необходимость децентрализации, снижения абсолютной величины и сроков окупаемости капвложений, минимизации инвестиционного цикла;
изменения структуры потребления сырьевых материалов, связанное с резкое удорожание энергоемких и дальнепривозных материалов (цемента, искусственных пористых заполнителей, высококачественных заполнителей твердых пород);
ограниченность инфраструктуры строительного комплекса во многих регионах России и связанную с этим необходимость реализации как механизированного, так и полностью ручного монтажа зданий;
изменения нормативных документов и, в первую очередь, резкое ужесточение требований к ограждающим конструкциям.
Так как в формировании жилищного фонда все большую роль будут играть личные средства граждан, важнейшей задачей является стабилизация и снижение стоимости жилища, что может быть достигнуто, в первую очередь, за счет стабилизации и снижения стоимости строительных материалов и изделий и обеспечения возможности осуществления основного объема строительно-монтажных работ собственными силами застройщиков.
Формирование базы стройиндустрии для малоэтажного домостроения осуществляется, в основном, за счет структурной перестройки действующих предприятий промышленности строительных материалов. Меньший удельный вес в общем балансе выпуска продукции составляют вновь созданные предпринимательскими структурами и частными лицами новые производства на автономных промплощадках.
Значительные объемы малоэтажного строительства осуществляются в сборных бетонных и железобетонных изделиях. Так как промышленность крупнопанельного домостроения и сборного железобетона до настоящего времени является основой базы индивидуального жилищного строительства, дальнейшее развитие производства изделий для малоэтажного домостроения непосредственно связано с ее структурной перестройкой.
В настоящее время перестройка промышленности осуществляется в значительной мере за счет преимущественного развития производства неармированных мелко- и среднеразмерных бетонных изделий, частично компенсирующих сформировавшийся дефицит штучных, в первую очередь, стеновых материалов с требуемыми теплозащитными характеристиками.
В НПЦ «Стройтех» разработана система «ТЕРМОБЛОК» для строительства малоэтажных жилых домов из мелкозернистого бетона, отличительными особенностями которой являются:
использование в качестве единственного заполнителя для бетона наиболее дешевого местного материала — строительного песка или заменяющих его промышленных отходов;
возможность реализации широкого спектра архитектурно-планировочных решений, в т.ч. поэтапного строительства жилища несколькими поколениями;
применение унифицированной номенклатуры сборных изделий, включающей свыше 80% (по объему комплектуемого здания) дешевых штучных неармированных изделий и обеспечивающей возможность как механизированного, так и полностью ручного монтажа;
включение в состав комплекта изделий элементов благоустройства территории и архитектурной отделки зданий;
использование вибропрессования в качестве базовой технологии для производства всей номенклатуры мелкоштучных изделий;
обеспечение возможности организации производства полной номенклатуры изделий в условиях малых производств, характеризующихся низкой капиталоемкостью и быстрой (6-12 мес.) окупаемостью.
Номенклатура изделий для малоэтажного строительства
Разработана номенклатура бетонных изделий, изготавливаемых вибропрессованием: фундаментные блоки, фундаментные подушки, блоки наружных стен (термоблоки), блоки внутренних стен и перегородок, блоки перекрытий, черепица, изделия для благоустройства и отделки (детали оград, тротуарная плитка, газонный бордюр, плиты и блоки отделочные). Кроме того, в номенклатуру включены изготавливаемые по традиционной технологии с уплотнением цементно-песчаных смесей на виброплощадке армированные изделия: плиты перекрытий, перемычки, L- и | - образные балки перекрытий для ручного монтажа зданий, ступени (табл. 1).
Таблица 1.
Наименование элемента, способ формированияОбозначенияГабаритные размеры, ммФундаментные блоки, вибропрессованиеСКЦ-1 (сплошные)390 x 190 x 188Фундаментные подушки, вибропрессованиеФП (сплошные)500 x 300 x 140Наружные стены (термоблоки), вибропрессование оболочки, заливка МПТБ390 x 190 x 188Внутренние стены, вибропрессованиеСКЦ-1 (щелевые)390 x 190 x 188Перегородки, вибропрессование СКЦ-2(щелевые)390 x 90 x 188Блоки перекрытий, вибропрессованиеБПП (пустотные)600 x 140 x 190Перемычки коробчатые железобетонные, виброплощадкаП1800 x 240 x 200Балки перекрытий железобетонные, виброплощадкаБП4200 x 70 x 190Черепица плосковолнистая, лотковая, вибропрессованиеЧРПВ
420 x 330 x 25 (cp)Изделия для благоустройства, вибропрессованиеЧРЛ420 x 330 (cp) x 20 (cp)
Особенностью вибропрессования является возможность изготовления изделий без форм, а также использование рядовых карьерных (речных) песков без предварительной переработки — мойки, фракционирования, сушки, в том числе, и мелких песков, обычно не применяемых в производстве бетона.
Указанные выше изделия изготавливаются из песчаных бетонов с различной степенью поризации:
особо плотных вибропрессованных (черепица, элементы благоустройства и отделки, оболочка термоблока);
вибропрессованных из тощих смесей с воздухововлечением до 8% (блоки внутренних стен, перегородок и перекрытий);
из умеренно жестких смесей, формуемых на виброплощадке без пригруза (балки, панели перекрытий, перемычки, ступени);
пеноцемента, включающего до 95% вовлеченного воздуха (плитный утеплитель, заполнение термоблока);
Песок — единственный заполнитель в песчаном бетоне — является наиболее дешевым и повсеместно распространенным строительным материалом. Стоимость песка франко-завод для большинства регионов России в 2-3 раза ниже стоимости щебня твердых пород и в 5-10 раз ниже стоимости керамзитового гравия.
Таблица 2. Характеристика материалов термоблока
Марка бетонаМорозостойкостьВодонепроницаемостьОбъемная масса кг/куб.мλ, Вт/м•С°Блок-опалубка (песчаный бетон)М400F200W62300---Заполнитель (МП)---------1500,05
Для реализации предлагаемой системы строительства разработан ряд новых технических решений.
Одной из таких разработок является стеновой блок из песчаного бетона — термоблок (патент РФ № 2030527), давший название всей системе строительства.
Необходимость обеспечить теплозащитные свойства ограждающих конструкций не позволяет изготавливать стеновые блоки из песчаного бетона — материала, обладающего низкими теплозащитными характеристиками. Применение керамзитобетона, полистиролбетона и других бетонов на легком заполнителе привело бы к значительному удорожанию изделий, усложнению технологического процесса: дополнительным складам, трактам подачи транспорту дорогостоящих заполнителей из других районов и др.
Таблица 3. Приведенная стоимость основных стеновых материалов
Наименование стенового материалаРазмеры, ммСтоимость куб.м изделий, руб.Объемная масса материала, кг/куб.мТолщина стен по СНиП, смКт.сПриведённая к термоблоку стоимость 1 куб.м, рубКоэффициент приведённой стоимостиСтоимость изделия, руб.Кирпич250 x 120 x 65/2,2110017001423,7441005,1Керамзитобетон390 x 190 x 188/16,011401200952,5028503,5Пенобетон588 x 288 x 200/---900700741,9517502,2Газосиликат600 x 300 x 200/---950600601,5814001,8Термоблок (заполнитель МП)390 x 190 x 188/11,2800МП150381,008001,0
Таким образом, основной задачей в концепции малоэтажного строительства в области конструкций является разработка стенового материала из песчаного бетона, отвечающего как требованиям по несущей способности, так и теплотехническим требованиям. Это тем более существенно, что стеновые материалы составляют до 70% общего объема бетонных изделий, используемых при строительстве зданий.
Термоблок — изделие со стандартными размерами 390x190x188 мм, включающее оболочку из высокопрочного плотного песчаного бетона и заполнитель из минерализованной цементом технической пены (МП) объемной массой 150-200 кг/куб.м (рис.1).
Оболочка изготавливается вибропрессованием на серийном отечественном оборудовании, используемом для изготовления блоков СКЦ.
На этих вибропрессах (базовый вариант «Виброформ-1») одновременно изготавливается 5 оболочек, которые на следующем технологическом посту “по сырому” заполняются МП и после пакетирования направляются в камеру тепловлажностной обработки.
В результате получаются изделия, которые при объеме ~14 литров весят 13,2 кг. Для сравнения – аналогичный по размерам щелевой блок СКЦ-1 из песчаного бетона весит 27 кг. Несущие функции в термоблоке выполняет оболочка из песчаного бетона, теплозащитные – заполнитель из МП.
Использование МП в качестве заполнителя позволяет исключить применение в технологии иных базовых материалов кроме цемента и песка.
Разделение функций в блоке позволяет, с одной стороны, увеличивать его несущую способность повышением марки бетона оболочки (для марки бетона М 400 выполнены расчеты девятиэтажных домов из термоблоков), с другой – увеличивать его теплотехнические характеристики, используя более легкие по сравнению с МП заполнители, например, пеногипс с объемной массой 30-50 кг/куб.м.
Но и в предложенном варианте стены из термоблоков обладают высокими теплозащитными свойствами. По этому показателю стена толщиной 38 см равноценна 142 см кирпичной кладки или 95 см керамзитобетона и удовлетворяет теплотехническим требованиям норм при температуре наружного воздуха – 48°С.
Разработана конструкция стен из термоблоков, содержащая только ложковые ряды, что обеспечивается наличием пазов на нелицевой грани термоблока. Пазы эти при сборке в кладку с перевязкой на полблока в соседних рядах оказываются напротив друг друга. Это позволяет для соединения соседних рядов кладки использовать П — образные элементы из арматурной проволоки, легко погружаемые в МП (рис.1).
Кладка оказывается надежно перевязанной при установке арматурных элементов через два ряда в третьем.
Предлагаемая технология представляет уникальные возможности отделки блоков:
практически без капиталовложений, только за счет изменения формы матрицы, можно получать рельефные блоки, блоки с криволинейным и ломаным очертанием передней грани;
использование пигментов позволяет получать цветные блоки, возможно окрашивание наружной грани блоков цветным коллоидно-цементным клеем, включенное в технологический цикл;
возможно получение «колотой» фактуры лицевой грани блока, практически неотличимой от натурального гранита, известняка при изготовлении спаренных блоков с последующим их раскалыванием (разработана технология и оборудование для раскалывания).
Предлагаемая конструкция блока позволяет реализовать кладку на клеевых составах со спрятанными швами (рис.1), причем, для того чтобы спрятать горизонтальный шов, выполнена специальная модификация термоблока.
Для стран с жарким климатом разработана модификация термоблока, не имеющая мостиков холода при однорядной кладке.
Разработана технология для изготовления и разливки минерализованной пены, и оборудование, включающее генератор МП и устройство для автоматической заливки дозированных порций МП одновременно в пять оболочек, полученных после завершения цикла формования.
Таблица 4. Характеристики черепиц
ХарактеристикиЕдиницы измеренияФирма, наименование, способ приготовления"ABECE""BRAMAC"НПЦ «Стройтех"«римская» волнистая, пресспрокат«венская» плоская, вибропрессованиеплоско-волнистая, вибропрессованиелотковая, вибропрессованиеВес изделиякг4,72,24,533,94Габаритные размерымм420x330420x166420x330420x330Площадь изделиякв.м0,1380,07060,1380,138Толщина приведеннаямм14,913,014,412,5Расход на 1 кв.мшт.10361010Вес на 1 кв.м покрытиякг47774539
Изготовление МП включает приготовление суспензии (цемент + вода + пенообразователь) и насыщение ее воздухом под давлением в одном агрегате. В результате получается однородная, устойчивая к оседанию композиция, включающая до 95% воздуха и легко поддающаяся разливке. Использование МП позволяет реализовать надежное сцепление заполнителя с оболочкой, также включающее цемент в качестве вяжущего.
В таблице 2 приведены характеристики материалов, используемых при изготовлении термоблоков, в таблице 3 — сравнительная стоимость стеновых материалов при толщине стен, обеспечивающих требуемую нормами теплозащиту.
Другим изделием, разработка которого, в основном, завершает номенклатуру, потребную для комплектного выпуска изделий “на дом» — это цементно-песчаная черепица (ЦПЧ), занимающая в практике европейского строительства 2/3 общего объема производства кровельных покрытий.
Для производства ЦПЧ за рубежом используется пресспрокатная технология: черепица формуется на непрерывно движущейся ленте из литых поддонов, обеспечивающих получение нижней поверхности изделий, их верхняя грань профилируется и уплотняется роликом, под которым «протаскивается» поддон с дозированной порцией смеси.
При воспроизводстве этой технологии отечественные производители сталкиваются с рядом трудностей, основные из которых: необходимость изготавливать поддоны из дорогих сплавов на основе алюминия точного литья и высокие требования к стабильности характеристик сырьевых материалов для обеспечения устойчивого технологического процесса.
Такое положение имеет место в зарубежной практике, где для изготовления черепицы используются сухие, мытые, фракционированные пески и чистоклинкерные цементы, отсутствие которых в России делает сомнительной возможность массового применения пресспрокатной технологии без предварительной подготовки заполнителей.
Вибропрессование — технологический процесс, гораздо менее критичный к составу бетона и качеству заполнителей. В отечественной практике накоплен большой опыт изготовления вибропрессованием из песчаного бетона тротуарных плит – изделий по габаритам, близким к размерам черепицы, а по морозостойкости значительно превосходящих требования к ней, причем в технологии производства тротуарных плит используются пески, не подвергавшиеся переработке с изменяющейся от партии к партии гранулометрией, загрязненностью и меняющейся в течение дня влажностью.
Кроме того, вибропрессование позволяет получить изделие, конструкция которого соответствует воспринимаемым нагрузкам, и, следовательно, снизить его материалоемкость. Разработаны две новые конструктивные формы черепицы, для формования на плоском поддоне, что существенно снижает капиталовложения в ее производство и себестоимость изделий. Первая из них, названная плосковолнистой (а.с. 17228428), представляет собой пластину с выступами и впадинами на лицевой поверхности (рис.2), образующими после сборки в кровельное покрытие непрерывные волны. Особенностью черепицы является стыковое соединение изделий в продольном направлении, образованное по схеме «врубка». Вторая — лотковая черепица, ее трапецеидальное в плане очертание позволяет создать схему, обеспечивающую водонепроницаемость поперечного стыка (рис.3). Соотношение размеров подобрано таким образом, что то же изделие, будучи перевернутым, накрывает два соседних ряда, обеспечивая водонепроницаемость продольного стыка (рис.4). Крепление черепицы к обрешетке производится гвоздями через два отверстия, находящихся на плоской части изделия, перекрываемой следующим рядом при укладке.
Разработанные технические решения — использование вибропрессования и новая конструктивная форма черепицы позволяют:
избежать необходимости переработки песков (мойки, фракционирования, сушки;
осуществить формование на плоском поддоне;
получить изделие, конструктивная форма которого соответствует воспринимаемым воздействиям и, следовательно, снизить его материалоемкость;
упростить технологический процесс за счет отказа от ряда механизмов;
использовать цементно-песчаные смеси большей жесткости, что позволяет уменьшить расход цемента;
получить готовое изделие за одну рабочую операцию;
снизить вес кровельного покрытия.
Все это, несмотря на меньшую производительность вибропрессования по сравнению с пресспрокатом, обеспечивает снижение себестоимости изделий не менее чем на 20%.
В таблице 4 приведены сравнительные технические характеристики черепиц, выпускаемых ведущими зарубежными фирмами и разработанными в НПЦ «Стройтех».
Разработан вибропресс для производства указанных черепиц, в котором:
размещение смеси в матрице повторяет форму изделия (патент РФ № 2017604);
вибрационные воздействия прикладываются только от пуансона;
давление виброформования снижено;
дозирующее устройство отделено от формующего;
применена система формования «горячим» пуансоном.
Последняя позволяет, с одной стороны, расширить диапазон удобоукладываемости смесей, что значительно упрощает контроль за технологическим процессом и качеством исходных материалов, с другой – отказаться от термообработки черепицы, ограничившись выдержкой в течение суток в отапливаемом помещении.
