Технология изготовления трехслойных блоков для возведения энергоэффективных ограждающих конструкций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.08, кандидат технических наук Пугач, Евгений Михайлович

• Пугач, Евгений Михайлович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пугач, Евгений Михайлович

Введение.

Глава 1. Обзор современных конструктивно-технологических решений ограждающих конструкций.

1.1.Основные требования, предъявляемые к наружным стенам.

1 ^.Классификация основных конструктивных решений наружных стен.

1.3.Энергоэффективные виды кладки.

1 АКонструкции с вентилируемой воздушной прослойкой.

1.5.Системы «мокрого» типа.

1.6.Стены, возводимые по технологии несъемной опалубки. ф 1.7.Наружные стены из трехслойных блоков.

1 ^.Сравнительный анализ технологических решений.

Выводы по главе.

Глава 2. Численные исследования влияния физико-механических характеристик материалов и геометрических параметров трехслойных блоков на теплотехнические показатели стен

2.1 .Разработка программы расчета теплотехнических параметров.

2.2.Конструкция наружной стены из трехслойных блоков.

2.3.Методика проведения расчетов с помощью программы.

2.4,Определение эксплуатационных параметров кладки из трехслойных блоков и анализ результатов расчетов.

2.4.1 Использование программы для расчета термического сопротивления конструкции. Методика расчета и анализ численных результатов.

2.4.2 Расчет массы блока. Методика расчета и анализ численных результатов.

2.4.3 Определение сопротивления конструкции паропроницанию с использованием программы. Максимальная относительная влажность в толще конструкции. Анализ численных результатов.

2.5.Анализ результатов численных исследований.

2.6.Разработка методики подбора материалов для производства трехслойных блоков.

Выводы по главе.

Глава 3. Экспериментальные исследования основных конструктивно-технологических параметров трехслойных блоков.

3.1 .Постановка задачи.

3.2.Проведение эксперимента.

3.2.1 Изготовление образцов. Хранение и подготовка к испытаниям.

3.2.2 Испытания трехслойных образцов на осевое растяжение.

3.2.3 Испытания трехслойных образцов на срез по контактной зоне.

3.3.Анализ результатов испытаний.

3.3.1 Результаты испытаний.

3.3.2 Пример расчета возможности расслоения и трещинообразования с использованием полученных результатов.

Выводы по главе.;.

Глава 4. Технология производства ограждающих конструкций из трехслойных блоков.

4.1.Назначение и задачи производственного процесса.

4.2.0бщая характеристика изделий.

4.3.Применяемые материалы.

4.3.1 Вяжущие.

4.3.2 Заполнители.

4.3.3 Пигменты.

4.3.4 Химические добавки.

4.3.5 Вода.

4.4.0пределение технологических режимов формования и Ф виброуплотнения слоев блока.

4.4.1 Взаимодействие частиц заполнителя в вибрационном поле среды.

4.4.2 Исследование волновых полей бетонной смеси.

4.4.3 Технологические режимы формования блоков.

4.4.4 Укладка и уплотнение теплоизоляционного слоя из бетона низкой теплопроводности.

4.4.5 Укладка и уплотнение архитектурного и конструкционного слоев из керамзитобетона.

4.4.6 Технология изготовления трехслойных блоков.

4.5.Основы технологического процесса изготовления трехслойных блоков.

4.5.1 Характеристика основного технологического оборудования.

4.5.2 Прием и хранение сырьевых материалов.

4.5.3 Приготовление бетонной смеси.

4.5.4 Укладка бетонной смеси и формование изделий.

4.5.5 Выдерживание и распалубливание изделий.

4.5.6 Упаковка и складирование готовой продукции.

4.5.7 Маркировка изделий.

Выводы по главе.

Глава 5. Расчет параметров экономической эффективности производства трехслойных блоков.

5.1.Параметры технико-экономической эффективности.

5.2.Расчет экономических параметров стоимости трехслойных блоков.

5.2.1 Себестоимость производства керамзитобетона и полистиролбетона.

5.2.2 Себестоимость производства трехслойных блоков.

5.2.3 Основные показатели экономической эффективности производства трехслойных блоков.

5.3.Сравнительный анализ экономических показателей возведения современных ограждающих конструкций из штучных материалов.

5.3.1 Расчет стоимости возведения наружной стены при различных конструктивно-технологических решениях. 185 5.3.2 Стоимость и трудоемкость возведения стены из трехслойных блоков в сравнении с другими конструктивно-технологическими решениями.

Выводы по главе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология изготовления трехслойных блоков для возведения энергоэффективных ограждающих конструкций»

Динамичное развитие строительной индустрии является одной из составляющих в решении приоритетной задачи, поставленной Президентом РФ В. В. Путиным по обеспечению граждан России доступным и комфортным жильем. Вопросы формирования рынка доступного жилья, развитие и совершенствование индустриального домостроения во многом решаются на основе внедрения малозатратных, наукоемких технологий. Это позволяет обеспечить снижение затрат как на стадии изготовления строительных материалов, изделий и конструкций, так и на стадии возведения зданий.

В последние годы в практике современного строительства применяются различные варианты конкурентоспособных энергоэффективных ограждающих конструкций. Их совершенствование направлено на повышение качества и долговечности как в техническом, так и в экономическом аспекте.

С целью повышения технологической эффективности возведения многослойных стен предложено применение индустриальных изделий — трехслойных блоков с теплоизоляционным слоем из бетона низкой теплопроводности, мононолитно связанным с наружными слоями из конструкционного или конструкционно-теплоизоляционного бетона. Отличительной особенностью изготовления данной конструкции является последовательная укладка в форму всех слоев в едином технологическом цикле, что обеспечивает их надежное сцепление и устраняет необходимость установки стальных или дискретных связей между слоями. Трехслойные блоки могут быть самонесущими в пределах этажа - в высотном домостроении и несущими - в малоэтажном, коттеджном строительстве.

При равной толщине с керамической кладкой, кладкой из легких или ячеистых бетонов трехслойные стеновые блоки с теплоизоляционным слоем из бетона низкой теплопроводности обладают повышенным сопротивлением теплопередаче, обеспечивая при этом высокую долговечность конструкции, значительно большую, чем при использовании слоистой кладки с утеплением эффективными теплоизоляционными материалами. Еще одним преимуществом предлагаемых изделий перед современными конструкциями на основе эффективного утеплителя является повышенная пожа-ростойкость.

Наиболее значимым преимуществом трехслойного блока перед другими видами кладки является небольшая стоимость готовой продукции (стены) и низкая трудоемкость возведения, т. к. вся конструкция, включая наружную отделку, возводится за один технологический цикл, при этом существенно сокращаются сроки возведения. Таким образом, можно говорить о перспективности применения данной технологии при строительстве «социального» жилья.

Для дальнейшего совершенствования данного вида конструкций, помимо поиска путей снижения средней плотности и теплопроводности слоев блока и повышения долговечности, необходимо совершенствование методов математического расчета и моделирования поведения конструкций в различных условиях эксплуатации.

Цели и задачи исследования

Целью диссертационной работы является повышение технологической эффективности возведения многослойных стен из трехслойных блоков индустриального изготовления с теплоизоляционным слоем из бетона низкой теплопроводности, монолитно связанным с наружными слоями из конструкционного бетона.

Для реализации поставленной цели решены следующие задачи:

- выполнен сравнительный анализ эффективности конструктивно-технологических решений ограждающих конструкций, используемых в практике современного строительства;

- проведены в широком диапазоне численные исследования влияния геометрических параметров и физико-механических характеристик материалов трехслойных блоков на теплофизи-ческие показатели стен;

- экспериментально исследовано влияние технологических перерывов между укладкой слоев из бетонов различной прочности на образование монолитной связи в многослойном сечении трехслойного блока;

- разработана технология изготовления многослойных блоков из бетонных смесей различной плотности;

- выполнен анализ технико-экономической эффективности изготовления трехслойных блоков с теплоизоляционным слоем из бетона низкой теплопроводности.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- разработана эффективная технология производства многослойных стеновых блоков с теплоизоляционным слоем из бетона низкой теплопроводности и наружными слоями из конструкционного и архитектурного бетона;

- разработаны и экспериментально проверены технологические режимы изготовления, определяющие надежность монолитной связи слоев трехслойных блоков;

- разработаны физические и математические расчетные модели для комплексной оценки эффективности использования многослойных ограждающих конструкций;

- получены количественные значения основных технологических и теплофизических параметров при изготовлении и эксплуатации многослойных стен из трехслойных блоков;

- установлены по результатам численных исследований рациональные геометрические и физико-механические параметры трехслойных стеновых блоков;

- установлены границы эффективного применения стеновых блоков.

Практическое значение работы заключается в следующем:

- разработана технология изготовления трехслойных блоков с теплоизоляционным слоем из бетона низкой теплопроводности, обеспечивающая снижение трудоемкости и стоимости 1 м2 стены за счет сокращения числа технологических операций как при производстве блоков, так и в процессе возведения стен;

- разработана инженерная методика оценки удовлетворения требованиям норм строительной физики конструкции стены из трехслойных блоков;

- разработаны технологические режимы производства многослойных блоков из бетонов различной плотности;

- разработана производственная линия для изготовления трехслойных блоков и оценены ее основные технико-экономические параметры.

Достоверность полученных результатов обеспечивается комплекс-характером работы, использованием научно обоснованной методологии (теории планирования эксперимента, математического моделирования) и результатами экспериментальных исследований.

На защиту выносятся следующие положения диссертации:

- аналитические исследования в области разработки энергоэффективные ограждающих конструкций;

- результаты численных исследований влияния физико-механических и геометрических параметров трехслойных блоков на теплотехнические показатели стен;

- методика подбора материалов и конструктивного решения трехслойных блоков, предназначенных для возведения ограждающих конструкций стен;

- результаты экспериментальных исследований монолитной связи слоев трехслойных блоков из бетонов различной прочности.

- технология производства ограждающих конструкций из трехслойных блоков.

Заключение диссертации по теме «Технология и организация строительства», Пугач, Евгений Михайлович

Основные выводы

1. Анализ современных конструктивно-технологических решений ограждающих конструкций стен и систематизация требований к ним выявили основные направления их совершенствования с целью обеспечения высоких эксплуатационных требований к конструкции и минимизации затрат труда и сроков возведения.

2. Численными исследованиями, проведенными методом компьютерного моделирования с использованием разработанной в комплексе МАТЬАВ 7 программы, установлены зависимости влияния физико-механических характеристик материалов и геометрических параметров трехслойных стеновых блоков на теплотехнические показатели стен. р 3. Построенные номограммы для определения требуемого приведенного сопротивления теплопередаче, паропроницанию и воздухопрони-цанию кладки стен из трехслойных блоков, позволяют оперативно определять указанные выше величины в зависимости от основных физико-механических и геометрических параметров слоев с учетом теплопроводных включений.

4. Теплопроводность раствора для кладки трехслойных блоков оказывает значительное влияние на приведенное сопротивление теплопередаче конструкции стен. Использование теплого раствора, клея или термовкладышей из вспененного полиэтилена вместо обычного це-ментно-песчаного раствора позволяет снизить толщину стены на 20— 25%.

5. Разработанная методика подбора материалов слоев и конструктивного решения блока для обеспечения требуемого сопротивления теплопередаче стен позволяет в процессе расчета учитывать теплопроводность различных материалов наружных и внутреннего слоев, те плопроводность раствора, тепловлажностный режим работы конструкции при установленных ограничениях по массе блока.

6. Выполненные исследования позволили обосновать и экспериментально подтвердить технологические требования, определяющие качество изготовления трехслойных блоков. Получены количественные значения производственных технологических параметров, учитывающие специфику виброуплотнения бетонной смеси архитектурного слоя блока = 10. 12 Гц, А = 12.15') и характер вибропогружения формовочной решетки 200 Гц, А = 0,1.0,2 мм).

7. При разработке технологии производства трехслойных блоков были определены факторы, приводящие к нарушению монолитной связи слоев. Установлены зависимости между временем выдерживания бетона при укладке слоев и прочностными характеристиками определением оптимального интервала выдерживания, при котором бетонные слои связаны монолитной цементной матрицей.

8. Для производства трехслойных блоков эффективным является применение конвейерной схемы, обеспечивающей максимальную производительность в количестве 2000 штук в смену. При стоимости продукции 70,00 руб. за один блок и рентабельности 22,79% срок окупаемости предприятия составляет 260 рабочих дней.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пугач, Евгений Михайлович, 2005 год

1. Александровский С. В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменение температуры и влажности с учетом ползучести. М, Стройиздат, 1973

2. Ананьев А. И. Физико-технические основы создания энергоэкономичных кирпичных стен для жилых зданий // Теплый дом, универсальный справочник застройщика. ИА «Норма», М., 2000, с. 115-120

3. Ананьев А. И., Лобова О. И. Влияние технологических и эксплуатационных факторов на долговечность стен и покрытий утепления из пенополистирола // Строительный эксперт, №2, 2003

4. АрсД СМР. Сборник коммерческих расценок на коттеджное строительство для Московской Области. Центр «АРД». Москва 2004.

5. Безукладников А. Проблемы внедрения новых оконных технологий // Теплый дом, универсальный справочник застройщика. ИА «Норма», М., 2000, с. 98-102

6. Беликова Т. Опалубка для монолитного строительства (Часть II) // Газета Стройка, №19, 2004

7. Бетоносмесительные заводы и установки. ОАО «Самарский опытно-экспериментальный завод». Представительство в Москве ООО «УПТК Стройтехника». www.soez.nerlcomp.ru. Москва 2005.

8. Вентилируемые фасады: мифы и реальность // Технологии строительства, 23.12.2004

9. Гагарин В. Г., Грановский А. В. Проблемы при проектировании и строительстве вентилируемых фасадов // Петербургский строительный рынок, №12, 2002

10. Гагарин В. Г., Козлов В. В., Цыкановский Е. Ю. Теплозащита фасадов с вентилируемым воздушным зазором // АВОК. — 2004. №2, 3

11. Горчаков Г. И., Михайловский В. П. О расчете трещиностойко-сти отделочного слоя панелей и блоков. — «Бетон железобетон», 1972, №5

12. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия.

13. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам

14. ГОСТ 23732-79. Вода для бетонов и растворов.

15. ГОСТ 24211 -91. Добавки для бетонов.

16. ГОСТ 25820-2000. Бетоны легкие.

17. ГОСТ 30515-97. Цементы. Общие технические условия.

18. ГОСТ 6133-84. Камни бетонные стеновые. Технические условия.

19. ГОСТ 6613-86. Сетки проволочные тканные с квадратными ячейками. Технические условия.

20. ГОСТ 9757-90. Гравий, щебень и песок. Искусственные пористые.1. Щ'

21. ГОСТ Р 50779.21-96. Статистические методы. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по выборочным данным

22. ГОСТ Р 51263-99. Полистиролбетон.

23. Дмитриев А. Н. Управление энергосберегающими инновациями:. Учебное пособие. — М.: Издательство АСВ 2001 г.-320 с.

24. ЕНиР. Сборник El. Внутрипостроечные транспортные работы. Госстрой СССР. -М.: Стройиздат, 1987.

25. ЕНиР. Сборник Ell. Изоляционные работы. Госстрой СССР. -М.: Стройиздат, 1987.

26. ЕНиР. Сборник ЕЗ. Каменные работы. Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1987.

27. ЕНиР. Сборник Е4. Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций. Вып. 1. Здания и промышленные сооружения. Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1987.

28. ЕНиР. Сборник Е8. Отделочные покрытия строительных конструкций. Вып. 1. Отделочные работы. Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1987.

29. Жуков А. Многослойные конструкции. Теплый дом. Справочник. М., 2000

30. Жуков А. Окна, какими им быть? // Теплый дом, универсальный справочник застройщика. ИА «Норма», М., 2000, с. 88-89

31. ЖуковА. Теплоизоляция кровли // Теплый дом, универсальный справочник застройщика. ИА «Норма», М., 2000, с. 66-68

32. Жуков А. Эффективные стеновые конструкции // Теплый дом, универсальный справочник застройщика. ИА «Норма», М., 2000, с. 109-111

33. Жуков А., Булгаков А. Теплоизоляционные материалы на рубеже XXI в. // Теплый дом, универсальный справочник застройщика. ИА «Норма», М., 2000, с. 311-314

34. Завадский В. Ф., Касач А. Ф. Производство стеновых материалов и изделий. Уч. пос. Новосибирск. НГАСУ, 2000. 168с.

35. Зинева Л. А. Справочник инженера-строителя. Расход материалов на общестроительные и отделочные работы. Ростов-на-Дону. Феникс, 2002.

36. Изодом2000 // Теплый дом, универсальный справочник застройщика. ИА «Норма», М., 2000, с. 146-147

37. Информационная система по строительству "НОУ-ХАУС" (www.know-house.ru)

38. Колчунов В. И., Сапожников П. В. Деформативность и трещи-ностойкость контактной зоны многослойных бетонных и железобетонных конструкций

39. Концепция развития приоритетных направлений промышленности строительных материалов и стройиндустрии на 20012005 годы // Строительные материалы 2001. №6 с 2-13.

40. Король Е. А. К вопросу об учете условий работы полистирол-бетона в среднем слое трехслойных конструкций // Бетон и железобетон. 2000. - №2. - с. 5-7.

41. Король Е. А. Трехслойные ограждающие железобетонные контру кции из легких бетонов и особенности их расчета. М.: Издательство АСВ, 2001.

42. Король Е. А. Эффективная технология ограждающих конструкций с высоким уровнем теплозащиты // Современные технологии в строительстве. Образование, наука, практика. — М.: МГСУ, 2001.-с. 207-212.

43. Король Е. А. Эффективные ограждающие конструкции с высоким уровнем теплозащиты // Промышленное и гражданское строительство. 2001. -№9, с. 24-25.

44. Король Е. А. Эффективные ограждающие конструкции современных зданий // Теоретические основы строительства: Сб. тр. 9-го Польско-российского научн. семинара. — М.: Издательство АСВ, 2000. с. 145-150.

45. Коротышевский О. В., Ткаченко А. А. Эффективные термоблоки для ограждающих конструкций жилых и промышленных зданий и сооружений // Строительные материалы 2002. №3 с 20-22.

46. Крупное Б., Жилым домам — повышенный уровень теплозащиты // Теплый дом, универсальный справочник застройщика. ИА «Норма», М., 2000, с. 150-152

47. ЛевенкоА. Хранители тепла. Система наружного утепления «мокрого» типа // ЭлитДОМ, №4 (29), 2004

48. Лобов О. И., Ананьев А. И., Вязовченко П. А. В защиту отечественного строительства и промышленности строительных материалов // Строительный эксперт, №10, 2001г., стр. 4-5; №11, 2001 г., стр. 10-12.

49. Лоскутова О. Новая одежда для жилых домов // Красная линия, №5, 2005

50. Куку О. С. Разработка технологии уплотнения бетонных смесей на виброплощадке с угловой формой колебаний при изготовлении железобетонных изделий // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

51. Милых Т. И. Конструкционно-теплоизоляционный полисти-ролбетон // Бетон и железобетон. 1988. - №10. - с. 11-13

52. Монастырев П. В. Технология устройства дополнительной теплозащиты жилых зданий. М.: Издательство АСВ, 2000

53. Нациевский Ю.Д., Хоменко В.П., Заиончковский Б.Ф. Эффективные строительные материалы. Спр. пос. Киев. Будивельник, 1980. 52с.

54. Нечаев Н. В. Капитальный ремонт жилых зданий. М.: Стройиз-дат, 1990

55. Оборудование для производства бетонов различной плотности. ООО «Строй Механика». Тула. 2005.

56. Панкрушин А. А. Некоторые аспекты устройства вентилируемого фасада// СтройПРОФИль, №8 (38), 2004

57. Пенополистиролбетон — высокий образец теплоэнергоресур-сосбережения // Строительный сезон, №15, 2002

58. Потапенко А. И. Изодом: точка зрения скептика // www.HomeBuilding.ru

59. Надежная теплозащита зданий. Сверхлегкие бетоны завоевывают рынок // Газета Стройка, №21, 2003

60. Пенобетон и газобетон // Строительный Сезон, №20, 2003

61. Попов В. Г. Утепление и отделка фасадов // СтройПРОФИль, №6 (36), 2004

62. Рекомендации по хранению ПСВ. ООО «Строй Механика». Тула. 2003.

63. Семченков А. С., Семечкин А. Е., Литвиенко Д. В., Антонов И. М., Гагарина О. Г. Прогрессивные несущие стеновые ограждения на основе минеральных материалов // Бетон и железобетон, №4, 2003

64. Серых Р. Л. Научно-технологические аспекты ресурсосбережения в строительстве // Вестник отделения строительных наук, М., 1998. Вып 2. с. 337-340