Ячеистый бетон является экологически чистым неорганическим строительным материалом и изготовляется из местного и относительно дешевого сырья - песка, извести и цемента.
Республики Беларусь имеет достаточные запасы песка, производит и наращивает новые мощности по выпуску цемента и извести. Ячеистый бетон является одним из самых экономичных материалов, экономия достигается при его производстве, транспорте, строительстве и эксплуатации зданий.
По ряду важных показателей, таких как низкая плотность, высокая теплоизолирующая способность, изделия из ячеистых бетонов превосходят технические характеристики традиционных строительных материалов. Например, мелкие ячеистобетонные блоки имеют существенные преимущества перед кирпичом и другими стеновыми материалами. Стены жилых домов из них втрое легче в сравнении со стенами из кирпича и поэтому дешевле и теплее. Трудозатраты в производстве этого материала и при кладке жилых домов из него соответственно в три и два раза меньше, чем при строительстве зданий из кирпича. Более чем вдвое снижаются энергозатраты при производстве этого материала в расчёте на 1 м2 площади жилого дома. Все эти свойства сочетаются с высокой морозостойкостью и долговечностью ячеистого бетона.
Исходя из преимуществ стеновых изделий из ячеистого бетона перед другими строительными материалами, в Республики Беларусь созданы значительные мощности по их производству и уже много лет идет массовое строительство жилья как многоэтажного, так и одно-двухэтажного. За годы работы с этим материалом в республике построено только жилой площади со стенами из ячеистого бетона свыше 20 млн. м2. Производство этих изделий в Республике Беларусь продолжает развиваться опережающими темпами и составляет 30 % от общего выпуска стеновых материалов. В перспективе планируется удвоить мощности производства и расширить ассортимент изделий, довести удельный вес ячеистого бетона среди стеновых материалов до 50 %.
Производство ячеистобетонных изделий в Республике Беларусь началось в 60-е годы. Предприятия с невысокой производительностью выпускали изделия с относительно низкими физико-механическими показателями. Небольшая долговечность изделий, а так же нерациональное их применение, особенно в животноводческих помещениях, сдерживали дальнейшее наращивание производства ячеистобетонных изделий в республике, проектировщики зданий и строители порой негативно относились к этому новому для республики строительному материалу.
В 1965 - 1967 гг. на предприятиях республики началась реализация первой отраслевой программы развития ячеистобетонных изделий. В 1968-1670 гг. в городах Гродно, Могилёве и Сморгонь были введены в эксплуатацию новые мощности по производству ячеистобетонных изделий по комплексной вибрационной технологии на базе известково-цементного вяжущего. Однако из-за низкого технического уровня резательного оборудования типа СМ-1211 не удалось освоить в полном объёме производство изделий по резательной технологии. Разрезка массивов на мелкие блоки производилась вручную или так называемыми рамками, что обеспечивало необходимую геометрическую точность изделий. Кроме того, предпринятые попытки модернизировать резательную машину СМ-1211 и внедрить резательную машину с горизонтальной разрезкой массивов на армированные панели не увенчались успехом.
Вместе с тем использование ячеистобетонных смесей с низким количеством воды затворения, смешанного (известково-цементного) вяжущего и другие мероприятия обеспечивали относительно высокие физико-механические показатели и долговечность изделий. Средняя плотность изделий ячеистого бетона составляла 700 кг/м3, прочность при сжатии 4-5 МПа, морозостойкость не менее 35 циклов и отпускная влажность бетона не более 20 % по массе. Была значительно расширена номенклатура выпускаемой продукции, осваивалось производство армированных изделий и использование их в жилищном и промышленном строительстве.
В 1977-1980 гг. на предприятиях республики началась реализация второй отраслевой программы развития ячеистобетонных изделий. Освоение и внедрение ударной технологии и комплекта нового резательного оборудования на АП "Сморгоньсиликатобетон", Гродненском КСМ и других предприятиях обеспечило значительное повышение качества готовой продукции. Начиная с 1985 г. предприятия устойчиво стали выпускать ячеистобетонные изделия плотностью 600 кг/м3, прочностью при сжатии не менее 3,5 МПа и морозостойкостью не менее 35 циклов, а с 1995 г. плотностью 500 кг/м3, прочностью при сжатии не менее 2,5 МПа и морозостойкостью не менее 25 35 циклов.
В течение последних 10-15 лет в республике производство изделий из ячеистого бетона, и в первую очередь мелких блоков, осуществлялось по отечественной ударно-резательной технологии с использованием опыта резательной технологии фирм "Хебель" (ФРГ), "Калсилокс" (Нидерланды), а производство армированных изделий по ударной технологии в индивидуальных формах.
Если до середины 80-х годов производство изделий из ячеистого бетона было сосредоточено в двух областях - Гродненской и Могилёвской, то сейчас оно организовано на 10 предприятиях во всех областях республики. В 2001 году их выпуск составил около 1,3 млн. м3. На тысячу жителей в республике производится порядка 1300 м3 ячеистобетонных изделий в год. Это примерно в 12 раз больше, чем в среднем по странам СНГ.
Высокие показатели производства и применения ячеистого бетона в республике явились результатом объединения усилий научно-исследовательских, проектно-конструкторских организаций, машиностроительных и промышленных предприятий, а порой и применение жёстких административных мер.
В настоящее время мелкие ячеистобетонные блоки выпускаются на линиях типа "Универсал-60" производительностью 80 тыс. м3 в год (города Гродно, Гомель, Берёза). Увеличение производительности этих линий до 120 тыс. м3 в год возможно за счёт установки на заводах (Гомель, Берёза) дополнительно третьего автоклава и проведения других мероприятий. Однако дальнейшее увеличение производительности указанных линий, расширение номенклатуры и повышение качества изделий сдерживаются некоторыми недостатками этой линии, а именно: использованием в технологических операциях мостовых электрических кранах грузоподъёмностью 15 т, невозможностью изготавливать теплоизоляционные изделия из ячеистого бетона, а так же недостаточной точностью геометрических размеров изделий.
Согласно стандарта Республики Беларусь СТБ 1117 "Блоки из ячеистых бетонов стеновые. Технические условия" отклонение от линейных размеров не должны превышать по высоте ±1,0 мм (насухо и на клею), ±1,0 мм (на клею), ±3,0 мм (на растворе); по длине, толщине ±1,5 мм (насухо и на клею), ±2,0 мм (на клею), ±3,0 мм (на растворе).
Для повышения геометрической точности изделий существующие резательные комплексы типа "Универсал-60" необходимо дополнительно оснастить машинами для поперечной разрезки массива и установками для упаковки готовой продукции, а также современным дозировочным оборудованием.
В настоящее время на Минском КСИ ведутся пуско-наладочные работы на технологической линии "Конрекс" обеспечивающей геометрическую точность изделий ±1,0 1,5 мм.
В связи с наращиванием производства ячеистого бетона и размещением его по всем регионам республики для уменьшения технологических потерь при производстве и увеличении мощности НИПИсиликатобетоном и Белгипростромом была разработана проектно-конструкторская документация линии типа "Силбетблок" с разрезкой массива на изделия заданных размеров на поддоне формы т.е. без переноса захватом массива. В линии использованы ударная технология формования и элементы конвейерной и агрегатно-поточной схем производства. Такие линии работают на Могилёвском и Гродненском комбинатах (высота массива 0,6 м) и в объединении "Сморгоньсиликатобетон" (высота массива 0,9 м). На Могилёвском КСИ и АП "Сморгоньсиликатобетон" после модернизации оборудования достигнута производительность линии 100-120 тыс. м3 в год.
Белгипростромом, НИПИсиликатобетоном, Белавтоматстромом и другими институтами при деятельном участии специалистов Бобруйского комбината стройматериалов был разработан проект автоматизированной конвейерной линии для производства мелких ячеистобетонных блоков с использованием автоклавов диаметром 2 м. Линия получила название "Бобруйск 1, 2". В линии заложена ударная технология с формированием массивов высотой 1,2 м. и разрезкой сырца массива на поддоне формы, т.е. без переноса захватом массива на стол резательной машины, как это осуществлялось на линии "Универсал-60".
Резательными машинами типа "Универсал-60", "Бобруйск 1, 2" обеспечивается отклонение геометрических размеров изделий в пределах +5-6 мм. На машинах типа "Сильбетблок" также возможно получение изделий с такой же точностью, однако полностью исключить недорез массива, особенно при продольной его разрезке, невозможно. Это приводит, в конечном итоге, к отколам и другим дефектам в нижней части блоков, соприкасающихся с поддоном формы. При подрезе нижнего слоя массива сырца, по аналогии с технологией фирмы "Итонг", указанные выше дефекты изделий устраняются. Кроме того, при калибровке сырца-массива повышается геометрическая точность изделий.
В строительном комплексе Республики Беларусь на протяжении последних десятилетий номенклатура изделий из ячеистого бетона была представлена в основном мелкими блоками. На отдельных предприятиях выпускали изделия для жилых домов серии 88. Ограниченность применения ячеистобетонных изделий обусловлена низкой геометрической точностью изделий, которая существенно уступает аналогам, производимым зарубежными предприятиями, как по внешнему виду, так и порой по стабильности физико-механических показателей, что в итоге и формировало предвзятое отношение к этому в достаточной степени эффективному строительному материалу.
Введение в действие завода строительных конструкций ОАО "Забудова" (п. Чисть Минской обл.), выпускающего по технологии фирмы "Хебель" широкую номенклатуру ячеистобетонных, в том числе армированных изделий по резательной технологии с применением литых смесей (с водотвёрдым отношением 0,6 0,65) способствовала появлению на отечественном строительном рынке продукции высокого качества, отвечающего мировому уровню.
Изделия ОАО "Забудова" от конкурентов выгодно отличает высокая геометрическая точность изделий и стабильность физико-механических показателей бетона. Номенклатура изделий включает все необходимые для строительства зданий элементы: мелкие и крупные стеновые блоки, плиты перекрытий и покрытий, брусковые и арочные перемычки, ступени различной конфигурации в плане.
Высокая точность изготовления блоков (+1,0-1,5 мм.) позволяет выполнять кладку стен на тонкослойных клеевых растворов с толщиной шва 2 3 мм, что практически не снижает сопротивление теплопередаче наружных стен и повышает физическую и механическую однородность кладки. Сопротивление теплопередаче стены толщиной 500 мм из блоков объёмной массой 500 кг/м3 составляет Rт=3,3 м2 °С/Вт при удельной массе стены всего 260 кг/м2 с учётом равновесной влажности в стадии эксплуатации. Высокое качество поверхности изделий после резки исключает необходимость их специальной подготовки для устройства декоративно-отделочных слоёв, а отдельные неровности и шероховатости легко могут быть устранены затиркой.
Ячеистый бетон может эффективно использоваться для устройства перегородок, что значительно снижает нагрузку на перекрытия. Однако в отечественной нормативно-технической литературе отсутствуют данные для проектирования стен и перегородок из ячеистого бетона (с заданными звукоизолирующими свойствами).
Несмотря на преимущество блоков, выпускаемых ОАО "Забудова", в строительстве широко используют блоки для кладки стен на традиционных растворах. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций к СНиП II-22-81 предусматривает различные варианты кладки из ячеистобетонных блоков. Однако теплотехнические характеристики такой кладки с учётом влияния растворных швов не изучены. В СНБ 2.01.04-97 указанный параметр также отсутствует.
Применение плит перекрытий в составе сборно-монолитных дисков позволяет повысить расчётную полезную нагрузку на 50 100 % за счёт совместной работы отдельных плит и перераспределения усилий через межплитные замоноличенные швы.
Предварительные исследования, проведённые в БелНИИС, выявили возможность использования ячеистобетонных плит перекрытий не только в зданиях со стеновой конструктивной системой, но и в случае устройства полного или неполного каркаса, что весьма существенно для расширения области применения ячеистого бетона, особенно при создании нового поколения жилых домов с высоким уровнем комфортности.
Небольшая масса монтажных элементов (самая большая по габаритам плита перекрытия 6х0,6 м при толщине 250 мм с учётом отпускной влажности 35 % имеет массу не более 1,2 т.) позволяет использовать при монтаже маломощные и относительно дешёвые грузоподъёмные механизмы. Использование в междуэтажных перекрытиях ячеистобетонных плит с обусловленной свойствами бетона высокой теплоизолирующей способностью обеспечивает возможность реализации индивидуального квартирного отопления в многоэтажных домах.
Имеется опыт производства и применения ячеистобетонных блоков объёмной массой =400 кг/м3, в том числе и для утепления существующих зданий. Преимущество ячеистого бетона в этой области обусловлены его стойкостью к огневым воздействиям, отсутствию мокрых процессов в процессе устройства утепления (что существенно увеличивает сезон производства работ) и низкой стоимостью (не более 20 у.е. за 1 м2).
Несмотря на перечисленные преимущества ячеистого бетона и изготавливаемых на его основе изделий, а также перспективы, открывающиеся при его комплексном использовании, широкомасштабное строительство с применением этого материала в достаточном объёме не развёрнуто. Ограниченное применение ячеистобетонных изделий обусловлено отсутствием полного комплекта нормативно-технической документации, обеспечивающей проектирование и строительство энергоэффективных гражданских зданий, отвечающих современным требованиям.
Анализ проектной документации, разработанной в последние годы, выявил ряд недостатков при компоновке конструктивных схем зданий, применению нерациональных решений, ведущих к удорожанию строительства. Для поднятия на качественно новый уровень строительство зданий с комплексным применением ячеистобетонных изделий необходимо решить следующие научно-технические проблемы:
В области разработки технологии производства ячеистого бетона
В области разработки нормативно-технической базы
-
провести комплексные исследования деформационно-прочностных показателей кладки из мелких и крупных ячеистобетонных блоков на клеевых и лёгких "тёплых" растворах и подготовить дополнения к СНиП II-23-81 и Пособию по проектированию каменных и армокаменных конструкций;
-
выполнить оптимизацию конструктивных решений ячеистобетонных плит и перемычек и откорректировать методику их расчёта с учётом совместной работы с другими элементами зданий;
-
разработать рабочие чертежи узлов и деталей перегородок из ячеистобетонных блоков, обеспечивающих требуемый уровень изоляции от воздушного шума;
-
провести исследования и разработать типовые узлы и детали сопряжений конструктивных элементов зданий с комплексным применением ячеистого бетона, обеспечивающие деформационно-прочностные характеристики, теплотехнические качества и долговечность несущих и ограждающих конструкций;
-
провести исследования, выполнить оценку теплотехнических свойств наружных стен из ячеистобетонных блоков на клеевых традиционных и лёгких ("тёплых") растворах и подготовить изменения к СНБ "Строительная теплотехника";
-
разработать Пособие по проектированию конструкций малоэтажных гражданских зданий (высотой до 5 этажей) с комплексным применение ячеистобетонных изделий (к СНиП 2.03.01-84*, СНиП II-22-81).
Решение вышеизложенных научно-технических проблем производства и применение ячеистого бетона в строительстве обеспечит безусловное выполнение задач изложенных в "Основных направлениях развития материально-технической базы строительства Республики Беларусь на период 1998 - 2015 гг." и позволит:
-
довести применение ячеистого бетона в надземной части малоэтажных зданий до 97 %;
-
снизить стоимость строительно-монтажных работ на 15-20 %;
-
сократить трудоёмкость СМР на 20-25 %;
-
за счёт использования укрупнённых блоков повысить выработку каменщиков в 2,5-3 раза;
-
сократить расход эффективных теплоизоляционных материалов (0,05 Вт (м°С)) в конструкциях наружных стен на 95-97 %, в конструкциях покрытий - на 55-60 %;
-
сократить расход арматурной стали на армирование несущих ячеистобетонных конструкций на 20-30 %;
-
снизить эксплуатационные затраты на содержание зданий на 20-25 %.
Соколовский Л. В.,
заместитель министра архитектуры
и строительства Республики Беларусь
