Перспективы развития cборного железобетона в Беларуси

 
Перспективы развития cборного  железобетона в Беларуси

В советское время  в Беларуси, как и в других странах  СНГ и Восточной Европы, была мощно  развита база крупнопанельного домостроения. К примеру, в 1991 г. крупнопанельные  дома в общем объеме построенного жилья превышали 55%.

После развала Советского Союза в республике произошел  резкий спад объемов жилищного строительства  – до 1,5–1,8 млн м² в 1994–1995 гг. Помимо этого, в последующие годы стали доминировать представления о необходимости переориентации строительного комплекса на каркасные системы жилых домов и жилые дома из штучных материалов (кирпич, газосиликат). Все это привело к тому, что в настоящее время на крупнопанельное домостроение приходится 21,5% от общего объема жилищного строительства, каркасные системы – около 28%, жилые дома из кирпича – до 18%, другие системы, включая жилье на селе, – до 32,5%.

Из-за низких потребительских  качеств устаревших серий КПД  не полностью отвечает современным  градостроительным и социальным требованиям, что отрицательно сказывается  на его конкурентности на рынке жилья.

К 2008 г. мощности предприятий  ДСК и КПД по причине невостребованности в предыдущие годы, недостатка средств  на ремонт и замену технологического оборудования сократились более  чем на 1074 тыс. м², или на 56%, некоторые заводы были закрыты. На сегодняшний день фактическая их мощность составляет около 1500 тыс. м² в год.

Вместе с тем  продекларированный во второй половине 1990-х гг. тезис о низкой цене и  высоких потребительских качествах  кирпичных и каркасных жилых  домов практикой не подтвердился. Крупнопанельное жилье остается наиболее дешевым, а разрабатываемые  в настоящее время модернизированные  серии домов КПД по комфортности приближаются к каркасным и кирпичным.

Сложившийся в последние  годы рынок жилья в Беларуси свидетельствует  о присутствии на нем различных  конструктивно-технологических систем жилых зданий. Это правильно и  позволяет наиболее эффективно использовать имеющуюся в республике производственную базу, обеспечить потребности в жилье  различных социальных групп населения.

Такая стратегия  развития жилищного строительства  определена Государственной комплексной  программой развития материально-технической  базы строительной отрасли Республики Беларусь на 2006–2010 гг.

В зависимости от возможностей существующей индустриальной базы и объемов необходимой реконструкции  наиболее вероятны следующие варианты перепрофилирования предприятий КПД.

Менее затратной  применительно к действующему производству является ограниченная модернизация с целью восстановления технологического оборудования и наращивания мощностей по выпуску освоенных ранее конструктивно-технологических систем жилых зданий.

Второй вариант  предполагает перепрофилирование на выпуск ширококорпусных жилых домов с гибкой планировкой квартир по смешанной каркасно-стеновой конструктивной системе. Основные вертикальные несущие элементы в этом случае – колонны, наружные стеновые панели и панели внутренних стен, образующие лестничный или лестнично-лифтовый узел. Горизонтальные несущие элементы – плоские сплошные плиты перекрытий КПД, опирающиеся на панели наружных стен и одноэтажные колонны в середине здания. В данном варианте каркаса используются панели наружных стен, плоские плиты перекрытия с измененным армированием, частично панели внутренних стен для лестничных клеток с внесенными изменениями по новым нормативным требованиям, элементы лифтов и лестниц. Новым конструктивным компонентом является одноэтажная бесконсольная колонна. Перегородки могут выполняться из различных легких материалов (газосиликат, гипсокартон, пенобетон, модули и др.). Таким образом, помещения свободны от несущих панелей внутренних стен, что позволяет выполнить любую планировку квартир, в том числе и под заказ.

В данной конструктивной системе решаются также и вопросы  энергосбережения. Только увеличение ширины корпуса до 15–16 м сокращает  удельный расход тепла на отопление  при одинаковых теплотехнических показателях  ограждающих конструкций до 25%. При  этом, как показывают предварительные  расчеты, на 15–19% уменьшается влияние  на стоимость 1 м² общей площади наружных стен, лестнично-лифтовых узлов, окон и балконных дверей, что в конечном итоге снижает себестоимость “квадрата” общей площади до 10–15%. Осуществление реконструкции в этом случае возможно без остановки производства, а строительство жилых домов по двум конструктивным решениям может вестись одновременно.

Освоение каркасной  конструктивно-технологической системы  потребует обязательного перехода на конвейерные или полуконвейерные  линии производства плит перекрытий, колонн, ригелей, а также облегченных  конструкций наружных стен, которые  могут быть самонесущими трехслойными из мелкоштучных изделий или выполняться  из навесных многослойных легких панелей.

Возможен и вариант, предусматривающий организацию строительства ширококорпусных жилых домов до 9 этажей по упрощенной гибкой конструктивно-технологической системе. В этом случае конструкция жилого дома решается по системе крупнопанельных зданий с несущими внутренними поперечными и продольными стенами из сборных железобетонных панелей и перекрытиями из многопустотных плит.

Наружные стены  – трехслойные самонесущие из панелей со слоем эффективного утеплителя или из штучных бетонных элементов  многообразных геометрических форм и размеров с различными возможностями  утепления. Железобетонные внутренние несущие стены в перспективе  могут быть заменены на колонны. Перегородки  – железобетонные или монолитные (санузлы), гипсобетонные, изготовленные  на кассетном оборудовании, или каркасно-обшивные с применением гипсокартонных листов. При необходимости отдельные  конструктивные элементы выполняются  монолитными, сборно-монолитными или  из штучных материалов.

Применение названных  вариантов модернизации конструктивно-технологических  систем жилых зданий ДСК и КПД  зависит от износа технологического оборудования на предприятии и конъюнктуры  рынка жилья в рассматриваемом  регионе.

В настоящее время  в стране действуют 14 заводов КПД  и ДСК. На 8 подведомственных Минстройархитектуры  предприятиях проведено комплексное  обследование, определены их дальнейшая действующая мощность, физическое состояние  технологического оборудования, строений, качество строящихся жилых домов, их ресурсоемкость, энергоемкость, стоимостные  характеристики. Выявлен ряд негативных факторов, сдерживающих дальнейшее развитие этого вида массового жилищного  строительства. Среди них практически  полный износ технологического оборудования (этот показатель по предприятиям колеблется от 86 до 100%), высокая материалоемкость и жесткие объемно-планировочные  решения конструктивных систем, высокие  эксплуатационные энергозатраты.

Вместе с тем  исследования, экспериментальные и  проектно-конструкторские работы, выполненные  в Беларуси, практика совершенствования  технологии модернизации конструктивно-технологических  систем жилых зданий КПД в странах  Западной Европы, Скандинавии, а также  России указывают, что этот вид индустриального  строительства будет востребован  в ближайшей и среднесрочной  перспективе. В республике и за рубежом  созданы новые конструктивно-технологические  системы, позволяющие реализовать  принцип гибкой планировки внутренних пространств зданий, снизить на 25–30% их материалоемкость и в 2–2,5 раза эксплуатационные затраты. В странах Западной Европы производится технологическое оборудование, обеспечивающее быструю переналадку  предприятий ДСК и КПД под  новые и модернизированные конструктивно-технологические  системы и значительное (до 40%) снижение энергозатрат при изготовлении элементов  зданий.

На основе изучения передового опыта в данной сфере  и обследований предприятий в  Минстройархитектуры подготовлены перспективные планы их развития, которые включают реконструкцию  с внедрением современных технологических  линий, модернизацию конструктивно-технологических  систем для обеспечения современных  потребительских качеств жилья, стабилизации его стоимости и  поэтапного увеличения объемов индустриального  домостроения.

Учитывая состояние  технологического оборудования предприятий  ДСК и отсутствие в республике заводов по выпуску такого оборудования, наиболее приемлемым направлением работ  по техническому перевооружению предприятий  КПД и ДСК является привязка передовых  западноевропейских технологий и оборудования с подключением для изготовления отдельных его конструктивных элементов  машиностроительных предприятий республики. Такая схема реализуется в  настоящее время на четырех ДСК  республики, при этом ведется модернизация и типовых серий жилых домов.

Процесс реконструкции  домостроительных комбинатов включает следующие этапы:

1) обследование предприятий  с разработкой технического заключения  о физическом состоянии оборудования, строений (цехов, складов, АБК  и пр.);

2) разработку проекта  реконструкции строений;

3) разработку аванпроекта  реконструкции предприятия;

4) обоснование инвестиций;

5) проведение тендеров  на поставку оборудования;

6) разработку проекта  технологического переоснащения;

7) выполнение строительно-монтажных  работ по восстановлению строений  и поэтапный демонтаж оборудования;

8) монтаж и наладку  нового технологического оборудования;

9) вывод на проектную  мощность.

Новый виток развития с наращиванием мощностей предстоит  заводам сборного железобетона. Их продукция в настоящее время  не отвечает современным требованиям: большая масса конструкций, нерациональные технологии и высокая энергоемкость  производства сборного железобетона из-за электротермического способа предварительного напряжения арматуры; нерациональная структура применения железобетона; отставание в химизации бетона, выпуске  и применении высокопрочных бетонов; низкое качество поверхностей изделий.

Учитывая износ  оборудования предприятий СЖБ, планируется  переводить изготовление массовых изделий  и конструкций на безопалубочное экструзионное формование. Это позволит получать хорошо уплотненный однородный бетон, чистые поверхности, а энергоемкость  снизить за счет внедрения в практику малоэнергоемких и беспропарочных технологий изготовления, автоматизированных систем тепловой обработки изделий  сборного железобетона, организации  постоянного контроля и учета  расхода теплоносителей. Запланировано  шире применять технологию формования изделий с введением в бетонную смесь модификаторов – разжижителей и ускорителей твердения.

Реализация перечисленных  мероприятий на заводах сборного железобетона и ДСК обеспечит  им выход на новый технический  уровень производства продукции  сборного железобетона. 
 
 

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ  ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СБОРНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА 
Проблема экономии энергоресурсов возникла во второй полови - 5 не нашего столетия. В последние годы к ее решению начали подходить на научной основе - комплексно и всеобъемлюще. Бездумное расходование природных ресурсов: угля, нефти, газа, вырубка лесов (использование древесины как сырье для промышленности) , постоянно возрастающее потребление энергии - все это население планеты расходует на свои бытовые нужды, а бурно развивающаяся промышленность - на технические. 
Обострению этой проблемы способствовало поднятие цен на нефть и газ международными нефтяными концернами, что позволило им резко увеличить свои прибыли. Разразился так называемый энергетический кризис. Сегодня как никогда встает вопрос об экономии энергоресурсов и рациональном их использовании во всех областях человеческой жизни. 
В отечественной промышленности одним из значительных потребителей топлива и энергии является строительство, а среди его отраслей - предприятия сборного железобетона, которых в стране несколько тысяч. Анализ работы этих предприятий показал, что потребление ими энергии может быть существенно уменьшено. Почти в любом производстве имеются реальные резервы экономии энергии. Если выявить эти резервы и более рационально организовать технологические процессы, то потребление энергии можно сократить, по крайней мере, в 1,5 раза. Это даст народному хозяйству страны огромный экономический эффект. 
Бетон, обладая многими замечательными качествами, в то же - 6 время относится к весьма энергоемким материалам. По данным ЦСУ, на производство 1 куб. м. сборного железобетона в среднем расходуется 470 тыс. ккал; на производство отдельных конструкций на полигонах, а также при несовершенных технологических процессах этот расход возрастает до 1 млн. ккал и более. Если учесть, что годовая потребность в энергоресурсах промышленности сборного железобетона составляет примерно 12 млн. т условного топлива, то становится ясно, что даже небольшой процент его экономии высвободит большое количество топлива для других целей народного хозяйства. Потребность в энергоресурсах для производства 1 куб. м сборных железобетонных изделий не учитывает расхода энергии, необходимой для производства составляющих бетона (цемента, заполнителей) и арматуры, отличающихся еще большей энергоемкостью. 
Рассматривая проблему рационального расходования энергии при производстве сборного железобетона с позиций народного хозяйства, необходимо учитывать затраты энергии, расходуемой на производство цемента и арматуры. Это наиболее дорогостоящие, дефицитные и энергоемкие материалы, и грамотное их использование, исключающее перерасход топлива, приведет к экономии энергоресурсов. 
Экономия цемента - это одна из самых острых проблем современного отечественного строительства. Существуют реальные пути уменьшения потребления цемента строителями. 
Наибольший перерасход цемента наблюдается в бетонах, приготовленных на некачественных заполнителях. Так, использование песчано-гравийных смесей влечет за собой увеличение расхода цемента до 100 кг/куб. м. Это делается только для того, чтобы получить бетонную смесь необходимой пластичности и обеспечить нужную марку бетона по прочности. Долговечность же его (в частности, морозостойкость) , как правило, низкая, и бетонные конструкции при переменном замораживании и оттаивании разрушаются довольно быстро. Приготовление же бетона на чистых и фракционных заполнителях требует наименьшего количества цемента и обеспечивает высокое качество конструкций. 
Значительной экономии цемента можно достигнуть путем правильного проектирования состава бетона, не завышая его марку, для того, чтобы бетон как можно скорее достиг требуемой прочности. Можно также существенно сократить расход цемента благодаря введению в бетонную смесь высокоэффективных пластифицирующих добавок (суперпластификаторов) . Промышленность начала их выпускать специально для изготовления бетонов. К таким добавкам относится С-3, разработанная в НИИЖБе совместно с другими организациями. Благодаря разжижающему действию добавки С-3 становится возможным уменьшить расход цемента на 20% без ухудшения основных физико-механических характеристик бетона. Если учесть, что при введении добавки сокращение расхода цемента на каждый кубометр сборных изделий в среднем составит 50-60 кг, то благодаря этому расход топлива значительно уменьшится. 
На заводах и полигонах имеют место заметные потери цемента - 8 при погрузке и разгрузке. Возникают отходы бетонной смеси из-за неточного ее дозирования при формовании изделий, а также отходы бетона при изготовлении бракованных изделий, которые вывозят на свалку. Таким образом, повышение культуры производства сборных железобетонных изделий может внести существенный вклад в дело экономии цемента, а, следовательно, и энергоресурсов. 
Анализ затрат энергоресурсов на производство сборных железобетонных изделий, выполненных на основе обследования множества заводов, показал, что колебания по затратам энергии велики. При среднем по стране расходе энергии 470 тыс. ккал/куб. м железобетона имеется много предприятий, где этот показатель не выходит за пределы 300 тыс. ккал. 
Согласно расчетам на нагрев 1 куб. м бетона в стальной форме до 80 градусов (температура изотермического выдерживания) требуется примерно 60 тыс. ккал. Поскольку нагрев происходит постепенно - со скоростью не более 20 градусов в час, то этот процесс неминуемо сопровождается значительным выделением тепла в окружающую среду. При исправном оборудовании, необходимом для термообработки изделий, эти потери достигают 150 тыс. ккал, что в 2-2,5раза больше полезно затраченного тепла. При неисправном или небрежно эксплуатируемом оборудовании, а также при неоправданно завышенной длительности термообработки к потерям обязательным(планируемым) добавляются потери непроизводительные. Они колеблются в весьма широких пределах и на некоторых заводах достигают почти 200 тыс. ккал на куб. м бетона. Таким образом, суммарные тепло потери в несколько раз превышают количество тепла, затраченного на нагрев бетона с формой. 
Сократить тепло потери при термообработке изделий можно, не допуская неисправности в работке оборудования. 
Пропарочные ямные камеры очень часто работают с неисправными крышками - не действуют или плохо действуют водяные затворы, в результате чего наблюдается перекос крышек, это приводит к большим потерям пара. В цехе для работающих создаются неблагоприятные гигиенические условия, высокая влажность способствует быстрому корродированию металлических конструкций, оборудования. Избежать больших потерь тепла можно путем своевременного ремонта и профилактического осмотра камер. 
Исследования, проведенные сотрудниками НИИ Железобетона показали, что суммарные потери тепла в ямных камерах в процессе обработки изделий доходят до 70% от общего расхода тепла на термообработку изделий. Причина такого положения - устройство стенок и днища камер из тяжелого бетона, отличающегося высокой тепло проводимостью. Положение это можно исправить только совершенствованием конструктивного решения камер. Такие решения разработаны в НИИ Железобетона. 
Одно из таких решений заключается в замене тяжелого бетона керамзитобетонном. В этом случае можно снизить тепло потери примерно на 50%. Если ограждения ямных камер делать из такого бетона, но с внутренними пароизоляцией и теплоизоляцией, то тепло потери можно снизить в 3 раза. Аналогичного эффекта можно добиться при устройстве стен камер из тяжелого бетона с несколькими воздушными прослойками. 
Серьезного внимания заслуживает стендовая технология изготовления сборных железобетонных плоских плит. По этой технологии в виде пакета изготовляется сразу несколько изделий, разделенных тонкими прокладками из стального листа или пластика с вмонтированными в него электронагревателями. Расположенные между изделиями электронагреватели практически все тепло отдают в обе стороны, т.е. изделиям, так что тепло потери в окружающую среду происходят только через торцы, поверхность которых невелика. 
Применение пакетного метода изготовления и термообработки плоских железобетонных изделий оказало большое влияние на организацию всего технологического процесса производства сборного железобетона. Вместо обычных форм начали использовать формы с силовыми бортами и плоским дном, которые значительно менее металлоемки. Изменились и многие технологические операции. Все это способствовало увеличению продукции на тех же производственных площадях в 1,5-2 раза, уменьшению металлоемкости оборудования на 30-35%, повышению производительности труда на 10-15%. Но главное появилась возможность резко снизить энергопотребление на тепловую обработку изделий. Есть все основания полагать, что пакетный способ термообработки сборных железобетонных изделий по достоинству будет оценен производственниками и получит широкое применение на заводах ЖБИ. 
В настоящее время разработан целый ряд методов электротермообработки бетона при изготовлении сборных железобетонных изделий на заводах. Одним из наиболее экономичных (с точки зрения затрат энергии) способов электротермообработки бетона является способ электропрогрева или электродного прогрева, т.е. включение бетона в электрическую цепь как бы в качестве проводника. При этом электрическая энергия превращается в тепловую непосредственно в самом бетоне, что сводит к минимуму всякого рода потери. В зависимости от мощности электрического тока можно нагреть бетон до температуры 100 градусов, причем за любой промежуток времени - от нескольких минут до нескольких часов. Таким образом, появились широкие возможности выбирать оптимальные режимы термообработки изделий и благодаря этому обеспечить высокую производительность технологических линий. 
В последние годы за рубежом широко рекламируется метод предварительного разогрева бетонных смесей непосредственно в смесителях с помощью пара: в смеситель загружаются заполнители и цемент, и в процессе их перемешивания подается пар. Нагревая бетонную смесь, пар охлаждается и конденсируется. Количество подаваемого пара рассчитывается таким образом, чтобы после его полной конденсации водоцементное соотношение бетона соответствовало проектному. В смесителе бетонная смесь нагревается до температуры не более 60 градусов, после чего подается к месту формования изделий.