Пути реализации национальной программы «Доступное жилье»: ЛЭЭЭНДТ-материалы и наукоемкие конструктивные решения зданий

 

Чтобы жилье стало доступным, его стоимость должна быть значительно снижена, а объемы строительства увеличены в несколько раз. При использовании тяжелых, дорогих и энергоемких материалов, таких как кирпич, монолитный и сборный железобетон достичь этого нельзя. Применение традиционной для России древесины также не решает проблемы, так как по новым требованиям теплотехники диаметр бревен деревянного сруба должен быть свыше 60 см.

В НИИЖБе разработаны новые бетоны, которые условно можно назвать «минеральным деревом» (плотность 300-800 кг/м2). Это - легкие, экономичные, экологичные, энергоэффективные, негорючие, долговечные, технологичные материалы (ЛЭЭЭНДТ). Их изготовляют из дешевых местных строительных материалов, и по своим свойствам они напоминают натуральное дерево. Снижение массы достигается за счет создания в бетоне пор (80—90 % общего объема в ячеистом бетоне) или при использовании местных легких дешевых заполнителей из растительных отходов (арболит, фибролит), а также легкого минерального поризованного или пенополистирольного песка и гравия (полистиролбетон) с одновременной поризацией бетона.

Наиболее дешевые дома — монолитные из «минерального дерева» с несъемной опалубкой из асбестоцементных изделий, листов, труб и цементно-стружечных плит, которые одновременно выполняют роль отделочного слоя и внешней арматуры. Материал для такого дома, названного «русским домом», по сравнению с домом на деревянном каркасе дешевле в 4,5 раза, с кирпичным домом, утепленным снаружи минераловатными жесткими плитами, — в 5,9 раз и с домом из ячеисто-бетонных блоков и плит перекрытий — в 3,2 раза.

Асбестоцементный шифер и плитка «этернит» очень эффективны для кровли. Экологичные, дешевые и долговечные асбестоцементные трубы позволяют комплексно решить прокладку различных наружных и внутренних сетей: водопроводных, технических и питьевых систем, напорной и безнапорной канализации, горячей воды и отопления, мелиоративных и дренажных систем, дымоходов, электрокабелей. Кроме того, их применяют в качестве обсадных труб скважин и для мусоропроводов.

Учитывая холодный климат, экономическую, экологическую и демографическую ситуации, а также для того чтобы максимально снизить энергозатраты и стоимость жилья, строительство доступного жилья надо вести в регионах с более теплым климатом, в малых, средних городах и на селе. Дома должны быть индивидуальными, но блокированными. Для молодежи, одиноких и малосемейных граждан предпочтительны многоквартирные дома малой и средней этажности с одно-, двухкомнатными квартирами и жилыми помещениями по социальной норме. Они легко трансформируются в квартиры большей площади. Стоимость 1 м2 строительных материалов для «русского дома» не более 3 тыс. р., а стоимость строительства 1 м2 не более 9 тыс. р.

К основным недостаткам архитектурных и конструктивных решений многоэтажных зданий можно отнести:

1. Объемно-планировочные решения:

неэкономичные, переменные по высоте и сложные в плане этажи;

сложные фасады с переменными по высоте секциями и больше допустимой площадью остекления;

большое количество остекленных лоджий и балконов, не рекомендуемых нормами;

неорганизованные проемы и отверстия для пропуска вертикальных коммуникаций, которые снижают прочность и жесткость перекрытий, требуют большого количества арматуры для обрамлений;

объединение подземных этажей высотной части здания и стилобата через осадочные швы.

2. Фундаментная плита и подземные этажи:

многочисленные технологические сухие швы в фундаментной плите и стенах подземной части здания;

сквозные вертикальные деформационные швы между секциями здания и стилобатом;

высокая стоимость и большие трудозатраты на устройство гидроизоляции, дренажного слоя и защитной кирпичной кладки;

ненадежная гидроизоляция вдоль технологических и особенно вертикальных деформационных швов, которые протекают в процессе эксплуатации;

перенасыщенность арматурой фундаментных плит многоэтажных и высотных зданий, трудность их бетонирования, главным образом в местах перепуска стержней.

3. Несущая конструктивная система:

дорогие и энергоемкие клинкерные вяжущие и дефицитные плотные природные крупные заполнители;

чрезмерно большой расход железобетона и стали в монолитных плитах перекрытий и фундаментов;

перерасход дорогой арматурной стали из-за перепуска стержней, особенно в колоннах (до 50 %);

4. Ограждающие конструкции:

дорогие, тяжелые, трудоемкие, многослойные наружные стены с «эффективными» волокнистыми и полимерными экологически опасными плитными утеплителями;

тяжелые, дорогие, энергоемкие ненесущие внутренние стены и перегородки из кирпича и керамзитобетона;

очень дорогие и трудоемкие, недолговечные, многослойные защитные покрытия плоских кровель с минеральными засыпками или эффективным волокнистым или полимерным плитным утеплителем с наклеечной рулонной гидроизоляцией и защитными армированными бетонными стяжками;

трудоемкие и очень дорогие многослойные конструкции теплозвукоизоляционных полов с выравнивающей песчаной подсыпкой, древесноволокнистыми плитами, рубероидом, бетонной и полимербетонной стяжками.

5. Расчеты пространственной конструктивной системы здания и конструкций:

выполняют без учета порядка и длительности приложения нагрузок, образования трещин, сухих технологических швов, пониженной прочности бетона в момент освобождения конструкции от опалубки, образования трещин от температурно-усадочных деформаций бетона при твердении;

недостаточно разработаны расчеты с учетом неравномерных деформаций основания и на прогрессирующее обрушение;

крупнопустотные плиты перекрытий рассчитывают без учета совместной работы и диаграммного метода.

Устранить отмеченные недостатки можно при внедрении в практику проектирования многоэтажных зданий результатов научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ. Их выполняли в лабораториях, отделах и центрах НИИЖБ под руководством крупнейших специалистов России.

Реализация этих мероприятий, а также научно-техническое сопровождение и авторский контроль за строительством объекта и до его сдачи, последующий мониторинг гарантируют снижение массы зданий, сокращение материальных, трудовых, энергетических затрат на несущие и ограждающие конструкции в 1,3—2 раза при обеспечении безопасности, увеличении долговечности и улучшении потребительских свойств сооружений.

Предлагаемые меры по совершенствованию конструктивных решений многоэтажных зданий включают:

1. Более строгие архитектурно-конструктивные решения:

широкие, без излишеств, малопеременные по высоте симметричные планы этажей и постоянные по высоте фасады без излишнего остекления;

эркеры вместо неэкономичных, трудоемких остекленных лоджий и балконов с «мостиками холода»;

раздельные подземные этажи под высотной частью здания и малоэтажной пристройкой;

специальные монолитные железобетонные шахты для пропуска вертикальных коммуникаций без ослабления перекрытий проемами;

несущие монолитные железобетонные стены вместо тяжелых ненесущих кирпичных межквартирных, лестничных и коридорных стен.

2. Дешевые, экологичные, неэнергоемкие, качественные вяжущие и заполнители на основе обширной сырьевой базы многотоннажных техногенных отходов шлаков и золы (черная и цветная металлургия, топливная энергетика), серы (нефтегазовая промышленность), а также базы местных природных материалов в виде пористых и обычных песков различной крупности. Этого достаточно для удвоения объемов производства заполнителей гранулированных шлаков, малоклинкерных вяжущих и шлакопортландцемента на имеющихся мощностях и без разработки новых карьеров.

3. Долговечные, малопроницаемые, морозостойкие, в том числе высокопрочные и облегченные бетоны:

с компенсированной усадкой;

на основе многокомпонентных органоминеральных модификаторов серии МБ;

дисперсноармированные стальной, базальтовой и асбестовой фиброй бетоны, имеющие повышенную прочность при растяжении;

более дешевые и коррозионно-стойкие бетоны на основе серы, набирающие прочность быстрее, чем цементные;

мелкозернистые бетоны с плотностью до 2200 кг/м3;

бетоны плотностью до 1900 кг/м3 на прочном легком заполнителе.

4. Конструкционные легкие бетоны на гранулированном шлаке и поризованные мелкозернистые бетоны марок по плотности D1200 — D1600.

5. Бетоны теплоизоляционные и конструкционно-теплоизоляционные (КТ), ячеистые фибробетоны, полистирольные бетоны, арболиты и фибролиты марок по плотности D200 — D800, названные за свои свойства «минеральным деревом» (МД).

6. Новая арматура:

свариваемая стержневая арматура класса А500СП эффективного профиля выпускается методом горячей прокатки с термомеханическим упрочнением;

высокопрочные канаты класса К-7, натягиваемые в построечных условиях;

бунтовая арматура с промежуточными диаметрами 5,5; б; 6,5; 7; 8; 9; 10; 11; 12 мм;

коррозионностойкая и самозаанкеривающаяся асбестоцементная арматура для армирования конструкций из КТ-бетона МД.

7. Усовершенствованные перекрытия с уменьшенным расходом стали и бетона:

перекрытия с натягиваемой в построечных условиях высокопрочной канатной арматурой К-7 со сцеплением и без сцепления с бетоном;

8. Эффективные конструкции наружных стен из бетона МД:

трехслойные с внутренним слоем утеплителя из монолитного или заводского плитного теплоизоляционного бетона и наружными слоями из КТ-бетона;

однослойные наружные стены из КТ-бетона.

9. Комплексные трехслойные плоские покрытия со средним слоем утеплителя из КТ-бетона МД, работающего совместно с наружными слоями.

10. Эффективные конструкции теплозвукоизоляционных полов:

чистые полы с тонкой выравнивающей стяжкой из поризованного мелкозернистого бетона и линолеума на теплозвукоизоляционной основе;

самовыравнивающиеся двухслойные наливные полы из монолитного ячеистого фибробетона.

11. Совершенствование расчетов:

учета порядка и длительности приложения вертикальных нагрузок, а также нелинейной работы железобетона в элементах пространственной конструктивной системы здания (ПКСЗ);

пространственных сборно-монолитных перекрытий из пустотных плит, опертых по трем сторонам;

диаграммного метода расчета прочности и прогибов плит перекрытий с обычной и напрягаемой арматурой;

ПКСЗ с учетом нелинейной работы железобетона, образования различных трещин, технологических швов и неравномерных деформаций основания.