Применение песчаных бетонов является приоритетной задачей для строительной индустрии России, где бетон – основной строительный материал в жилищном, дорожном, инженерном строительстве.
Большая часть европейской территории России, Москва и Московская область, Поволжье, Вологда. Восточная Сибирь, Тюмень вообще не имеют месторождений крупного заполнителя либо это месторождения осадочных пород, ограничено пригодных для использования в железобетоне.
Добыча камня и переработка его на щебень требуют значительных затрат электроэнергии и рабочей силы. Объем перевозок щебня, потребность в котором для производства железобетона в РФ около 140 миллионов м3, составляет 80 миллиардов тонно-километров в год. Существенен и экологический аспект проблемы использования щебня: печать неоднократно выступала против варварского разрушения гор при его добыче, уже приведшего к необратимым климатическим изменениям на Северном Кавказе, в Поволжье, Карелии.
Гораздо проще использовать на стройках и заводах сборного железобетона песок, который является, как правило, местным строительным материалом. Песчаный бетон стал предметом систематических исследований в СССР с середины 50-х годов, что было связано с организацией производства железобетона в регионах, где отсутствуют месторождения крупного заполнителя, пригодного для использования в бетонах. По мере распространения песчаного бетона в практике строительства, выявлялись особенности свойств материалов, требования к пескам-заполнителям, вяжущим и химдобавкам, а также к технологиям приготовления цементно-песчаной смеси, её уплотнения, тепловлажностной обработки.
Было показано, что использование песчаного бетона вместо тяжелого не только повышает экономическую эффективность строительства, но и обеспечивает ряд других преимуществ из-за упрощения технологии произовдства отказа от необходимости организации складского и сортировочного хозяйств для приемки, хранения и переработки щебня.
Песчаный бетон, как правило, обладает более высокими физико-механическими характеристиками в границах марки, по сравнению с тяжёлым и большей долговечностью. Все это позволяет снизить материалоемкость конструкций и повысить их эксплуатационную надежность. Кроме того, для песчаных бетонов возможно использование технологических приемов неприемлемых для бетонов на крупном заполнителе. Поэтому в тех районах, где щебень привозной, стоимость изделий из песчаных бетонов может быть ниже 20-40%.
Основными недостатками песчаных бетонов в рамках стандартной (поточно-агрегатной) технологии являются повышенный расход цемента, более высокая деформативность под воздействием нагрузок, а также необходимость более тщательного соблюдения технологии производства.
До начала 70-х годов песчаный бетон использовался, в основном, для изготовления малоразмерных неармированных изделий. Сказывалось отсутствие нормативной базы, определенное недоверие (действующее до сих пор) со стороны проектных организаций и практиков, а также существовавшая в те годы система фондирования и жесткого нормирования расхода цемента.
Частично ситуация изменилась с выходом СНиП 2.03. 01-84, где впервые в мировой практике песчаный бетон был включен в нормативный документ как конструкционный материал со всеми необходимыми физико-механическими характеристиками.
В настоящее время два основных направления изготовления конструкций из песчаного бетона получили наибольшее распространение в практике заводов сборного железобетона: вибропрессование для мелкоштучных, преимущественно неармированных, изделий (бортовые камни, тротуарные плиты, фигурные элементы мощения, плиты для покрытий трамвайных путей, полов промзданий, для облицовки стен, цоколей зданий и др.) Эти изделия, как правило изготавливаются на автоматизированных линиях, оснащенных вибропрессующим оборудованием, суммарная мощность которых в РФ превышает 500 тысяч м3 изделий в год.
Вибропрессование не только в разы увеличивает скорость изготовления, но и позволяет резко повысить качество изделий.
Так, комплексная проверка качества вибропрессованных бортовых камней из песчаного бетона, находившихся в эксплуатации 26 лет (Москва, Ленинский проспект, Москва, Матвеевская ул.), подтвердила, что эти изделия не имеют следов разрушения, в то время как бортовые камни из тяжелого бетона, изготавливаемые по традиционной технологии с уплотнением бетонных смесей на виброплощадке, разрушались через 2–3 года от размораживания.
Крупноразмерные железобетоннные конструкции из песчаного бетона изготавливаются, как правило по традиционной технологии, а также по технологии безопалубочного непрерывного формования на длинных стендах (плиты перекрытий, сваи, дорожные плиты, опоры ЛЭП, шпунт)
Исследованияя последних лет позволили значительно расширить перечень конструкций изготавливаемых из песчаных бетонов.
Разработана система малоэтажного строительства «Термоблок» (рис. 1), основная номенклатура для которой включает как мелкоштучные изделия: блоки фундаментные, блоки наружных стен (термоблоки) и перегородок, блоки перекрытий, изделия для кровли (цементно-песчаная черепица), так и ряд железобетонных конструкций – плиты и балки перекрытий, перемычки, ступени.
Рис. 1. Мини-завод для малоэтажного строительства
В состав комплекта изделий включены элементы благоустройства территорий – ограды, решетки, плиты для дорожек, стоянок автомобилей, а также малые архитектурные формы.
Организация производства полной номенклатуры изделий «на дом» возможна в условиях малого предприятия, характеризующегося низкой капиталоемкостью и быстрой окупаемостью, в первую очередь, в результате использования дешевых песчаных бетонов с различной степенью поризации:
– особо плотных вибропрессованных (черепица, изделия для благоустройства территорий);
– вибропрессованных из тощих смесей с воздухововлечением от10 до 40% (оболочка термоблока, блоки внутренних стен, фундаментов, перегородок, перекрытий);
– изготавливаемых из умеренно жестких смесей, формуемых на линии непрерывного формования (плиты и балки перекрытий, перемычки, ступени);
– изготавливаемых из пенобетона с воздухововлечением до 95% (заполнение термоблока, плитный утеплитель).
Для реализации предлагаемой системы строительства разработан ряд технических решений, по которым получены патенты РФ. Одной из таких разработок является стеновой блок – термоблок (рис.2).
Рис. 2. Конструкция термоблока. Схема укладки.
Необходимость обеспечения теплозащитных свойств стен в соответствии с требованиями нового СНиП делает экономически нецелесообразным их возведение из традиционных штучных материалов – кирпича, керамзитобетона, ячеистого бетона.
Термоблок – стеновой блок со стандартными габаритными размерами 390х190х188 мм, который включает оболочку из песчаного бетона и заполнение минерализованной цементом пеной (МП) объемной массой 150 кг/м3. Оболочка изготавливается вибропрессованием и немедленно (на следующем технологическом посту) заполняется МП. В результате получается блок с несущей способностью, позволяющей использовать его как в малоэтажном, так и в многоэтажном строительстве, с высокими теплозащитными свойствами и стоимостью ниже любых выпускаемых в настоящее время стеновых материалов.Скорость изгтовления термоблоков на весьма скромном вибропрессе турецкого производства КРМ-25 составляет 3 сек/изделие.
Использование термоблоков вместо традиционных стеновых материалов существенно снижает стоимость жилищного строительства, в том числе из-за толщины стен, составляющих 38 см для всей территории России. Применение песчаного бетона в качестве материала для всех изделий в здании, использование вибропрессования как базовой технологии, отсутствие арматуры в большинстве изделий и необходимости в наружной отделке – все это делает предлагаемую систему строительства наиболее дешевой из всех, известных в отечественной и зарубежной практике.
Строительная стоимость (цена продаж) 1 м2 здания (под ключ) составляет 13 тыс. руб (без стоимости земли и подсоединения к сетям), что в разыниже, чем предлагается отечественными и зарубежными фирмами, а возможность выполнить строительство дома собственными силами застройщика (без использования) крана может существенно снизить и эту невысокую стоимость.
Исследовательские работы, опыт проектирования и практика изготовления конструкций из песчаного бетона показывают, что для большинства регионов полезно даже простое исключение щебня из состава бетонной смеси, но гораздо больший эффект достигается при проектировании конструкций с учетом особенностей свойств песчаного бетона, технологии его изготовления, а также при правильном выборе песков-заполнителей, химдобавок, вяжущих.
Исследовательские работы последних лет существенно расширили знания о песчаных бетонах. Разработаны:
– принципы классификации песчаных бетонов – разделения их на группы, определены физико-механические характеристики материала внутри каждой группы;
– способ проектирования состава песчаного бетона, имеющий характер алгоритма – набора формализованных операций, выполнение которых однозначно приводит к получению оптимального результата;
– новый класс песчаных бетонов – конструкционные бетоны, изготавливаемые из тощих цементно-песчаных смесей;
–Расчетный аппарат (формулы, монограмы) позволяющий оценить качество песка по его гранулометрическому составу, а также установить оптимальный грансостав в зависимости от марки (класса) бетона и удобоукладываемости (жесткости, подвижности) цементно-песчаной смеси (рис. 3);
Рис. 3. Организация на карьере производства шахты из фракционированных песков.
– особенности работы песчаного бетона с арматурой, что позволяет изготовление крупноразмерных железобетонных конструкций;
– способы, позволяющие изготавливать вибропрессованием железобетонные изделия.
Практика применения песчаных бетонов позволила определить следующие, наиболее перспективные области применения материала в промышленности сборного железобетона:
– в дорожном строительстве (плиты покрытий, аэродромные плиты, бортовые камни, тротуарные плиты, плиты для покрытий трамвайных путей);
– в конструкциях, работающих преимущественно на сжатие (блоки, колонны);
– в конструкциях, предельное состояние которых определяется возникновением или раскрытием трещин (трубы);
– в конструкциях, габариты либо отдельные размеры которых зависят от величины зерна крупного заполнителя (панели перекрытий, сваи);
– в конструкциях, где отпускная прочность равна проектной;
– в конструкциях, связанных с работой в агрессивных средах, в условиях высоких и низких температур.
Все более широкое применение находят песчаные бетоны в производстве отделочных материалов. Долговечность изделий, великолепный внешний вид, простота и дешевизна изготовления делают чрезвычайно перспективной эту область применения материала.
Действительно, для изготовления плитных отделочных материалов в технологической линии производства тротуарных плит достаточно небольших изменений в оснастке для того, чтобы выпускать рельефные плиты, плиты с бугристой фактурой или фактурой «шагрень». Появившиеся в продаже высококачественные пигменты для бетонов дают возможность получать изделия ярких, сочных тонов. Отечественное формующее оборудование позволяет не только вводить пигменты в массу бетона, но и получать цветной фактурный слой. Весьма эффектно смотрится «колотая» фактура песчаного бетона, когда затвердевшие блоки раскалываются на колочной машине. Фактура «колотых» плит неотличима от фактцры натурального камня.
Перечисленные выше приемы отделки могут быть использованы при изготовлении блоков для стен или цоколей, что исключает необходимость дополнительной отделки зданий.
Очень красиво выглядят цветные шлифованные плиты из песчаного бетона. Обычно производится двустадийное шлифование, сопровождающееся обрезкой кромок на недорогом отечественном оборудовании.
Разработана технология нанесения фактурных слоев из песчаного бетона с наполнителями на затвердевшую поверхность плит, уложенных в эксплуатацию. Испытания, проведенные в климатической камере, показали высокую адгезию фактурного слоя к песчаному бетону плит.
В целом, существующий уровень научно-исследовательских работ в области песчаных бетонов и практики использования материалов (2) позволяют утверждать, что область применения лдолжна оцениваться единственным критерием – экономической целесообразностью. И в этом случае песчаный бетон станет (надеюсь, достаточно скоро) основнчм стриотельным материалом России.
Литература:
- Львович К.И. Термоблок. Система строительства доступного жилья. Стройбетон, с-п 2011.
- Львович К.И. Песчаный бетон. Теория. Исследования. Практика применения. М. : Стройинформиздат, 2015.
Комментарии (0)