Монолитное строительство


Башня Эволюция в процессе строительства, Москва

Моноли́тное строи́тельство — метод возведения зданий при котором основным материалом конструкций является монолитный железобетон. Основная особенность монолитного строительства заключается в том, что местом для производства материала монолитных зданий является строительная площадка. Применение монолитного железобетона позволяет реализовывать многообразие архитектурных форм, а также сократить расход стали на 7-20% и бетона до 12%. Но при этом возрастают энергозатраты, особенно в зимнее время, и повышаются трудозатраты на строительной площадке.

Содержание

История монолитного домостроения в РоссииПравить

 
Здание Государственного банка в Санкт-Петербурге со стороны Садовой улицы. Фото 1900 год.

Впервые в России технология была применена при строительстве здания Государственного банка в Петербурге, построенного в 1881 г. фирмой «В. Гюртлер и К°». Для строительства был применен легкий бетон и простая деревянная опалубка. В качестве крупного заполнителя использовался кирпичный щебень и каменноугольный шлак (гарь). Из такого бетона в 80-х годах позапрошлого века в Петербурге возведены стены, своды и перекрытия многих жилых, общественных и промышленных зданий.

Тяжелый же монолитный бетон впервые применен в 1886 г. при возведении стен железнодорожной будки на Костромской ветви Московско-Ярославской железной дороги. Ее стены имели два ряда вентилируемых вертикальных пустот. Бетонирование велось в деревянных инвентарных щитах, уже применявшихся при строительстве железнодорожных сооружений. Практика возведения наружных стен из тяжелого бетона с воздушной прослойкой продолжалась и в последующие годы. Так, описание метода возведения стен жилого дома из монолитного трамбованного бетона содержалось в так называемой привилегии, полученной в 1894г. петербургским изобретателем А. Л.Шиллером: его предложение предусматривало два вида деревянных опалубочных форм — разборные внешние, высокие вертикальные ребра которых наращиваются в процессе бетонирования, и постоянные внутренние, оставляемые в воздушной прослойке.

К началу ХХ в. накопился значительный мировой опыт строительства жилых зданий из монолитного бетона. Знаменитый американский изобретатель Т. А. Эдисон разработал метод возведения домов из монолитного бетона в многократно оборачиваемых опалубках (патент 1908 г.). Он применил литой бетон, приготовленный на тонкомолотом цементе собственного производства с введением пластифицирующих добавок. Дальнейшего распространения метод Эдисона не получил, однако литой бетон нашел применение в самых разных странах, в том числе и у нас при возведении монолитных жилых домов.

В СССР со второй половины 20-х годов ХХ века начался новый этап внедрения монолитного бетона в гражданское строительство. Так, в 1926—1929 гг. в Харькове был построен знаменитый 14-этажный Дом Государственной промышленности с монолитным железобетонным каркасом, а затем и другие многоэтажные здания. Реализуемые в эти годы технические решения отвечали международному уровню развития технологии, чему способствовали, в частности, нормативные документы, например «Урочные нормы на железобетонные работы».

Созданное в 1925 г. Русско-германское акционерное строительное общество Русгерстрой  (позднее преобразованное в трест «Теплобетон») начало применять для монолитных стен пемзошлаковый бетон (одна часть портландцемента и по три части песка с гравием, гранулированного шлака, пемзы и котельного шлака). Для приготовления бетона использовались небольшие бетономешалки системы «Кайзер», сначала импортировавшиеся, затем выпускавшиеся заводом «Свет шахтера». Одновременно для подъема бетона стали применять шахтные подъемники и укрупненную, несколько раз оборачиваемую опалубку; ее собирали из вертикальных щитов, шириной 1 ми высотой на этаж из досок толщиной 25 мм, скрепленных наружными горизонтальными рейками, внутренними временными распорками и проволочными связями. В Москве такая опалубка была внедрена в 1927 г., в Ленинграде - в 1929 г.

Трест «Теплобетон» построил в Москве,  Ленинграде,  Ростове-на-Дону, Туле, Брянске, Воронеже и в других городах много жилых домов с набивными стенами из пемзошлакобетона. Среди его московских построек -  6-этажный жилой дом на Тишинской площади, дом на Шаболовке, студенческое общежитие на Усачевке. Одним из существенных недостатков такого строительства была многокомпонентность состава бетона, к тому же входившую в состав бетона пемзу приходилось привозить издалека - с Кавказа. Преодолеть этот недостаток помогли создание в 20-х начале 30-х годов науки о бетоне, развитие научных методов подбора состава и технологии приготовления бетона, методов контроли его качества (работы Н. М. Беляева, Б. Г. Скрамтаева, Ю. А. Штаермана, К. С. Завриева) н специальные исследования по легким бетонам(работы Н. А. Попова, Р. М. Михайлова и др.).

В Государственном институте сооружений, созданном в 1927 г., были разработаны, трехкомпонентные (цементно-песчано-шлаковые) бетоны, которые впервые были применены для набивки стен толщиной 50 см в 2-этажньих жилыхдомах Косогорского завода в Подмосковье а затем в 2-З-этажных домах «Металлотреста» Центрального района Москвы. В это время в Ленинграде с использованием щитовой деревянной опалубки строили 4 – 5-этажные дома с однослойными стенами из шлакобетона марки 35 и марки 50. В Закавказье (Баку, Тбилиси) для возведения монолитных стен, а иногда и перекрытий нашел применение пемзобетон. Например, в Тбилиси (на Плехановском проспекте) в 1935 г. был построен 6-этажный дом с наружными стенами толщиной 35 см из пемзобетона. Работы велись теми же методами, которые применял трест «Теплобетон». Перекрытия в этом доме выполнялись из армированного железобетона марки 50 и в двух направлениях через каждые 5 - 5,5 м имели ребра.

Другим недостатком монолитного домостроения того времени было несовершенство деревянной щитовой опалубки. Преодолению его способствовало внедрение скользящей опалубки. Такая опалубка впервые была применена в США, в Филадельфии, в 1903 г. Соперничавшие друг с другом предприятия разработали несколько различных систем опалубки, наиболее известной из них стала система Макдональда. Эту систему использовали прежде всего при строительстве высоких сооружений с круглым планом, а после 20-х годов - с различной конфигурацией плана.

Метод скользящей опалубки состоит в следующем: по всему периметру стен (после укладки фундаментов) устанавливается опалубочное кольцо высотой 120 см. С помощью гидравлических, механических или пневматических домкратов кольцо постепенно, передвигается (скользит) - вверх со скоростью 15—30 см/ч. С той же скоростью растет здание. Непрерывно в опалубку укладываются арматура и бетон, и по мере подъема опалубки из-под нее выходит затвердевший бетон прочностью 3 - 5 кг/см2. Этого вполне достаточно, чтобы он выдержал тяжесть находящихся на опалубке конструкций, подмостей, оборудования и людей. Домкраты установлены на рамах, соединенных со щитами опалубки, так что домкрат как бы ползет по стальному стержню, заделанному в свежеуложенный бетон, и тянет за собой всю конструкцию опалубки. Выходящий из-под опалубки бетон затирают с подмостей.

Первый в СССР опыт возведения жилого дома в скользящей опалубке относится к 1930 г.: московская организация Заводстрой выполнила этим методом бетонирование однослойных пемзошлакобетонных стен, 7-этажного дома на Б. Колхозной площади. Однако здесь еще не было необходимых точности передвижения опалубки и качества работ. Созданное в конце 1925 г. акционерное общество строительной индустрии (большинство его трестов находилось на Украине) с 1928 г. начало использовать скользящую опалубку при строительстве элеваторов, а в начале 30-х годов ее впервые применили в жилищном строительстве в зимних условиях. В Баку однослойные наружные и внутренние стены возводили из неармированного чингильбетона, заполнителем которого служил щебень из местного известняка. Перекрытия выполняли в щитовой деревянной опалубке из армированного чингильбетона. В 1935 г. стоимость таких домов снизилась на 12% по сравнению с аналогичными кирпичными домами.

Однако используемые в то время домкраты были несовершенны, что увеличивало затраты труда даже по сравнению с кирпичным строительством. Сложным, многодельным было и построечное бетонное хозяйство, а также подъемные механизмы. Поэтому и предпринимались попытки усовершенствовать щитовую опалубку - увеличить ее размеры, применить металл вместо дерева, оптимально увязывать конструктивные решения дома с методами их реализации. В 1931 г. в Ленинграде был проведен конкурс на монолитные конструкции тонкостенных жилых домов, на механизированные способы их возведения из литого бетона и в короткие сроки. Однако первые 13 домов высотой в 4 - 6 этажей с наружными стенами из шлакобетона, построенные в 1931—1935 гг. имели недостатки: промерзание стен, усадочные трещины, недостаточная звукоизоляция помещений.

В 1935—1936 гг. в Ленинграде, на Кирочной ул. (нынё ул. Салтыкова-Щедрина, 20), был возведен более совершенный 6-этажный дом с применением металлической опалубки высотой на этаж. Несущие внутренние стены выполнялись из армированного тяжелого бетона толщиной 10 см, в верхней части они имели уширения для опирания балок деревянных перекрытий. Наружные стены, кроме слоя тяжелого бетона толщиной 10 см, имели утепляющий слой из пемзошлакобетона (26 см) и облицовочные плиты (4 см). На строительстве этого дома трудозатраты были уменьшены на 19%, а стоимость - на 12% по сравнению с аналогичными кирпичными домами. В летнее время этаж возводили за шесть дней с доведением бетона до 70% полной готовности.

 
Строительство общественно-делового комплекса Лахта-центр, Санкт-Петербург

Основываясь на этом опыте, состоявшееся в 1936 г. Всесоюзное совещание по крупноблочному и монолитному строительству квалифицировало возведение домов из литого бетона как полноценный индустриальный метод строительства. Начавшаяся война остановила его развитие. В послевоенное восстановление страны возникла острая необходимость строить много, быстро и недорого. Эти потребности смогли удовлетворить технологии крупнопанельного и объемноблочного строительства. Благодаря им мы сняли острейшую жилищную проблему и перешли от коммунального засе­ления квартир к посемейному, однако это привело к серости и однообразию новых горо­дов и районов.В конце 20 века начинается попытка повторного внедрения монолитного строительства с целью повышения архитектурной выразительности массовой типовой застройки. Метод монолитного строительства прежде всего использовали при возведении много­этажных здании, служащих в застройке композицион­ными акцентами.

Накопленный опыт монолитного домостроения выявил неоспоримые технико-­экономические преимущества этого метода, в следствии чего за первое десятилетие 21 века монолитное строительство практически вытеснило с рынка кирпичное, крупноблочное и даже крупнопанельное. На сегодняшний день индустрия монолитного домостроения имеет развитую техническую базу и разнообразие опалубочных систем.

Основные процессыПравить

Процесс монолитного строительства состоит из связанных технологически последовательных процессов:

Последовательность некоторых процессов может меняться в зависимости от вида конструкции.

Устройство арматурного каркасаПравить

Как известно, бетон воспринимает растягивающие нагрузки в 15-20 раз хуже, чем нагрузки на сжатие. С целью компенсировать слабую работу бетона на растяжение в его структуру включаются стальные стержни - арматура.

Из арматурных стержней, различных диаметров, при помощи сварки или специальной отожженной стальной проволоки "вяжутся" арматурные каркасы будущей конструкции.

Монтаж опалубкиПравить

Для придания и поддержания формы конструкций, до набора ими необходимой прочности, применяется опалубка. Опалубка для стен и колонн производится из стальных или алюминиевых профилей обшитых ламинированной фанерой. Опалубка перекрытий представлена, как правило, вертикальными телескопическими стойками (Домкратами), на которые укладываются специальные деревянные балки, а на балки, в свою очередь, укладывается ламинированная фанера.

Поверхность опалубки, находящаяся в непосредственном контакте с бетоном, перед бетонированием обрабатывается техническим маслом (эмульсолом), в основе которого содержатся минеральные масла и поверхностно-активные вещества. Это необходимо для того, чтобы повысить качество поверхности конструкций и увеличить количество циклов оборачиваемости опалубки.

Монтаж опалубки может вестись как в ручную, так и механизированным способом.

Укладка и уплотнение бетонной смесиПравить

Укладка бетонной смеси производится в предварительно установленную опалубку. Для того, чтобы исключить возможность возникновения пустот внутри будущей конструкции в процессе укладки бетонная смесь уплотняется глубинными вибраторами. Булава вибратора погружается в бетонную смесь до тех пор, пока не прекратится выделение пузырей на поверхности смеси.

Уход за бетономПравить

Уход за бетоном включает в себя комплекс мер по предотвращению преждевременного высыхания бетонной смеси в летнее время и промерзания свежеуложенной бетонной смеси в зимнее время года, а также защиту свежеуложенного бетона от чрезмерных осадков.

Достоинства и недостаткиПравить

Главное преимущество монолитных зданий над всеми остальными - это отсутствие швов между различными конструкциями здания. Грубо говоря, монолитное здание представляет из себя цельную железобетонную "глыбу", что обеспечивает высокую жесткость каркаса и возможность создавать высотные здания. Кроме того монолитная конструкция обладает высокой сейсмостойкостью, т.к. высокая жесткость каркаса сводит к минимуму склонность к трещинообразованию. В монолитных зданиях существует возможность перепланировки помещений в период эксплуатации без риска повреждения несущих конструкций, а также высокое качество поверхностей стен и потолков, снижающее объемы отделочных работ. Также значительный плюс меньшая по отношению к кирпичным зданиям (на 15 – 20%) масса.

Из недостатков можно отметить этот метод строительства весьма затратный и трудоемкий, требует дорогое оборудование, большое число рабочих и инженеров высокой квалификации. Монолитная стена имеет высокую теплопроводность и поэтому требует утепления. Также стенам характерно отсутствие паропроницаемости, т.е. стены «не дышат» и это обязательно нужно компенсировать принудительной вентиляцией.

См. такжеПравить

ЛитератураПравить

  1. В.И. Тильченко и др. Технология возведения зданий и сооружений: Строительные технологии. — 2011.
  2. История развития монолитного строительства.
  3. Н. Я. Колли. Всеобщая история архитектуры. — М.: Стройиздат, 1968. — Т. Т. 12. Книга 1. Архитектура СССР.
  4. Ю. А. Дыховичный, В. А. Максименко, А. Н. Кондратьев и др. Жилые и общественные здания. Краткий справочник инженера-конструктора. — 3-е изд. — М.: Стройиздат, 1991. — 656 с. — ISBN 5-274-01058-X.

СсылкиПравить