Конструкции силикатобетонных блок-комнат и опытный дом из них
В настоящее время коллектив института заканчивает работу над предложениями для включения в координационный план научно-исследовательских работ по строительству Госстроя СССР на новую пятилетку. Основное место в них отводится вопросам дальнейшего повышения качества, надежности и технологического уровня массового жилищно-гражданского строительства, экономике конструкций, технологии заводского производства и монтажа полносборных зданий.
Производство силикатного бетона, как плотного, так и ячеистого, в нашей стране из года в год растет и уже превысило выпуск 6 млн. м3 в год. Изделия и конструкции из него находят применение в виде неармированных и армированных изделий и конструкций, таких, как стеновые панели и блоки, панели покрытий и перекрытий, колонны, балки и другие конструкции. Высокая экономическая эффективность конструкций из силикатного бетона (снижение веса, стоимости и экономии цемента) требует расширения объема и областей применения силикатного бетона.
Совершенствование технологии производства и наличие в промышленности автоклавов диаметром 3,6 м дает возможность изготовления конструкций крупных размеров. Используя опыт укрупнения силикатобетонных конструкций, комбинат Ворошиловпрадхимстрой Минтяжстроя Украинской ССР, проектно-конструкторское бюро треста Доноргтехстрой (Северодонецк) и НИИСК Госстроя СССР (Киев) выполнили комплексную работу по разработке и исследованию блок-комнат, технологии их изготовления и строительству первого экспериментального пятиэтажного жилого дома из объемных силикатобетонных блок-комнат в Северодонецке.
Блок-комната (рис. 1) представляет собой прямоугольный параллелепипед с внутренними размерами 5,2X3,2X2,6 м, собираемый из силикатобетонных элементов. Плиты пола—ребристые, а плиты потолка — шатровые с ребром по контуру, высота ребра 100 мм, толщина полки 50 мм. Плоские сплошные плиты степ имеют толщину 100 м.м. Плиты пола, потолка и внутренних стен из плотного силикатного бетона объемной массы 1800— 1900 кг/м3, марки 150 готовятся по гидратной технологии. Стеновые панели состоят из одного элемента, а панели пола и потолка—из двух полупанелей каждая, что сделано по условиям гидротермальной обработки в автоклаве диаметром 3,6 м. Панель наружной стены делается из ячеистого силикатного бетона объемной массой 700 кг/м3, толщиной 300 мм. Стены, выходящие на торец здания,— комплексные, состоящие из 1 00-IMM плотного и 200-мм ячеистого силикатного бетона.
Элементы блок-комнаты изготавливаются в цехе крупных панелей Северодонецкого домостроительного комбината по принятому там регламенту. В качестве исходного сырья применяется песок с модулем крупности Мкр=1,16, известь меловая активностью 60—62% со скоростью гашения 7—12 мин. Состав смеси в процентах: известь—10,5—11,5, молотый песок —5, карьерный песок —84,5— 83,5. Подготовка массы производится по гидратной технологической схеме. Панели формуются в горизонтальных формах, уплотнение формуется на виброплощадке. Режим автоклавной обработки после исследования был принят следующим: подъем давления 1,5—2 ч, изотермическая выдержка при 12 атм—5—6 ч, сброс давления —2,5—3 ч.
Ячеистобетонные панели готовились на смешанном известково-цементном вяжущем по литьевой технологии при одноярусном горизонтальном формовании. Объемная масса ячеистого бетона 700— 750 кг/м3, прочность при сжатии выпиленных образцов 40—50 кгс/см
Сборка блок-комнат из готовых элементов производится на специальном стенде в следующей последовательности. На стенд укладываются плиты пола, па уложенные плиты пола устанавливается кондуктор, состоящий из прокатных профилей, наружные размеры кондуктора отвечают внутренним размерам блок-комнаты. На уложенные плиты пола устанавливаются стеновые панели, временное их крепление к кондуктору осуществляется при помощи струбцин, затем производится крепление стеновых панелей между собой и к панелям пола, после чего снимаются струбцины и извлекается кондуктор. В завершение укладываются плиты потолка, которые также крепятся к стеновым панелям.
Крепление стеновых панелей между собой (рис. 2) и соединение их с полом и потолком производится стальными штырями диаметром 12 мм, длиной 200 мм, закладываемыми в совместно засверленную полость диаметром 14 мм. Зазор между полостью и штырем заполняется клеевым составом на основе эпоксидной смолы при помощи шприца. Крепление не имеет закладных частей, а стальной штырь надежно защищен от коррозии,
Путем подбора было установлено, что хорошие результаты в качестве клея дает композиция на базе эпоксидной смолы такого состава: смолы ЭД-5—100, дибутилфталата —20, полиэтиленполиамина — 8—12 и вибромолотого кварцевого песка —200 частей.
Для ускорения полимеризации клея в соединении был применен местный электронагреватель от сети 36 В. В этих условиях полимеризация проходит в течение 2—2,5 ч.
Клеево-стержневые соединения были испытаны на специальных фрагментах при действии осевого усилия (выдергивание) и усилия, перпендикулярного оси стержня — сдвигающего. В результате испытаний было принято расстояние (шаг) между штырями 600 мм и расстояние штыря от края панели 300 мм.
Статические испытания проводились на моделях и блок-комнатах натурных размеров.
Для определения деформированного состояния дома из объемных блоков и проверки надежности клеевых соединений элементов блока была испытана модель фрагмента дома при неравномерной осадке фундаментов. Фрагмент состоял из четырех моделей блок-комнат в масштабе 1:4 натуральной величины, расположенных в два этажа.
Блоки первого этажа устанавливались на модель фундамента, которая была выполнена из отдельных опор, каждую из которых можно опускать и поднимать. Опусканием опор имитировалась осадка фундамента. При испытании было реализовано семь наиболее вероятных схем осадки фундаментов под различными участками здания.
Испытания модели показали, что основными условиями надежной работы конструкции дома является опиранне объемных блоков по «сему периметру. Конструкция стыков плоских элементов обеспечивает надежное соединение их в объемный блок, который при осадках фундаментов работает как единый конструктивный элемент.
Нагружение объемного блока в целом осуществлялось шестнадцатью 100-тонными гидродомкратами па испытательном стенде. Общий вид испытания дай па рис. 3.
В процессе испытаний было реализовано три схемы опирания плиты подвала на фундамент: по всему периметру, по коротким сторонам с одной промежуточной опорой посредине длинных сторон, только по коротким сторонам. Нагрузка на блок прикладывалась по всему периметру, за исключением участков над оконными п дверными проемами, которые не нагружались. Нагрузка на блок при испытании возрастала ступенями по 6 т на 1 пог. м периметра.
Трещины появились при усилиях 28,7 т на 1 пог. м периметра и были направлены вертикально. Разрушение объемных блоков происходило вследствие ряда локальных причин: разрушение перемычки над дверным проемом, смятие стены у плиты пола, излом плиты пола. Причиной разрушения при этом была более низкая прочность бетона в местах разрушения. Нагрузка, соответствующая разрушению, составляла 40—50 т на 1 пог. м периметра блока.
При опирании плиты подвала по всему периметру и по торцовым сторонам с промежуточными опорами по продольным сторонам запас по несущей способности для 5-этажного дома может быть оценен как пятикратный.
С целью определения надежности конструкций объемных блоков при перевозке и монтаже опытного дома были приведены транспортные и монтажные испытания. Испытаниям подвергался объемный блок полной заводской готовности.
Монтажные испытания, проведенные при помощи крана ККК-16, состояли из строповки блока балансирной траверсой, подъема, опускания, горизонтального перемещения, установки его на складе готовой продукции и на транспортные средства.
Транспортные испытания предусматривали перевозку объемного блока по дорогам с асфальтовым покрытием. Протяженность маршрута транспортных испытаний 32 км. На маршруте были железнодорожные переезды, ухабы и уклоны 10—15%. Перевозка блока осуществлялась на 40-тонном трайлере ЧМЗАП-5208 при помощи тягача со скоростью 10 км/ч.
При воздействии монтажных и транспортных нагрузок никаких видимых невооруженным плазом дефектов — трещин, выколов, отслоений, расстройства соединений плоских элементов блока, нарушений отделочного слоя и т. п. обнаружено не было.
Для строительства был принят пятиэтажный одиосекционный жилой дом полезной площадью 768 м2 со строительным объемом 3137 м3. Дом запроектирован Северодонецким ПКБ треста Доиоргтехстрой и одобрен Госстроем Украинской ССР для опытного строительства в Северодонецке. Объемные блоки в количестве 50 шт. были изготовлены заводом крупнопанельного домостроения Северодонецкого ДСК. Сборка блоков осуществлялась на открытом полигоне, оборудованном козловым краном.
Задачей опытного строительства являлось освоение технологии изготовления объемных блоков из силикатного бетона и проверка прочности, жесткости и трещиностойкости блоков предлагаемой конструкции и их элементов при действии статических, транспортных и монтажных нагрузок.
Для монтажа опытного дома из объемных блоков был использован башенный кран БК-300 грузоподъемностью 25 т. Перевозка блоков с завода крупнопанельного домостроения на строительную площадку производилась специально оборудованным трайлером ЧМЗАП- 5208 с тягачом, который перевозил 2—4 блока в смену. Общий вид монтажа дома показан на рис. 4.
По данным хронометража, наибольшая продолжительность монтажного цикла — от загрузки трайлера до установки блока в проектное положение — составила 38 мин, а полная продолжительность монтажных работ по всему дому составила 25 чел.-дней.
При этом трудозатраты па 1 м2 жилой площади составили 0,06 чел.-дня, а общие трудозатраты на изготовление объемных блоков и их монтажа составили 0,54+0,46=0,6 на 1 м2 жилой площади.
Всего по дому с учетом нулевого цикла, отделочных работ, монтажа санитарно-технического и электрического оборудования трудозатраты составляют 2,77 чел.-дня на 1 м2 жилой площади. Таким образом, суммарные трудозатраты на изготовление конструкций и строительство из них опытного жилого дома оказались несколько меньшими по сравнению с существующими трудозатратами в объемно-блочном дом остр ое ни и.
Стоимость жилой площади в построенном опытном доме из силикато-бетонных блок-комнат па 11,2% ниже стоимости принятых в строительстве комбинатом Ворошиловградхимстрой жилых домов из крупных си лик а т о б е т она! ы х стеновых блоков. А общая трудоемкость (на заводе и на монтаже) соответственно снижается на 15%.
Лаборатория технико-экономических исследований строительных конструкций НИИСК исследовала дома из силикатобетонных блок-комнат также и в сопоставлении с серией 111-130, панельных ячеистобетонных домов, разработанных ЛенЗИИИЭП. Анализ показал, что в домах из объемных блоков сметная стоимость ниже на 2,6%, суммарные трудозатраты — па 10,5%, а продолжительность строительства сокращается почти в 2 раза в сравнении с крупнопанельными домами серии 130.
Строительство первого опытного дома, законченного в 1974 г., показало техническую целесообразность и экономическую эффективность применения силикатобетонных объемных блоков в жилищном строительстве. Исходя из этого, взамен полигона в составе Северодонецкого ДСК намечено строительство цеха по сборке и отделке блок-комнат годовой производительностью 70 тыс. м2 жилья.