Analysis of types of non-removable formworks from wood-cement compositions

Full Text

Монолитное строительство в современном мире с каждым годом становится всё популярнее. Конкуренция на рынке строительства приводит к новым различным вариантам возведения конструкций для обеспечения прочной, быстрой и дешевой технологии строительства. Значительная часть таких инноваций приходит в основном из международных компаний. Современные технологии в России, как правило, применяются на крупных объектах, имеющих социальное значение. А освоение технологий приводит к применению их уже в типовых зданиях. При сравнительной характеристике бетонных стен и стен из кирпича предпочтение отдается монолиту. С учётом одинаковых теплопроводности, изоляционных свойств и устойчивости, монолитная стена тоньше и легче на 15-20 %, что облегчает всю конструкцию. Меньший вес дома предполагает облегчение и удешевление фундамента. При строительстве монолитного дома процесс изготовления осуществляется непосредственно на стройплощадке, в результате происходит уменьшение трудозатрат за счет того, что не нужно обрабатывать стены, осуществлять герметизацию и заделку швов после монтажа, как это было бы при сборном строительстве.

По данным исследований за последние пять лет, использование монолитной технологии в строительстве новых жилых комплексов составляет 75-94 %. Кроме того, увеличивается количество коттеджных и дачных поселков, загородных и частных домов. На рис. 1 показан рост монолитного строения с 2009 по 2020 гг. [1].

 

Рис. 1. Структура технологии возведения строительства с 2009 по 2020 гг., млн. м²

 

Основные задачи в проектировании наружного ограждения направлены на поиск наиболее перспективных материалов, позволяющих снизить материалоёмкость, стоимость и трудоемкость работ при возведении конструкций.

Выделим важные критерии оценки наружных ограждающих конструкций:

• эксплуатационные (конструктивные, теплотехнические, санитарно-гигиенические, эстетические);
• технологические (простота монтажа, снижение трудозатрат, уменьшение сроков строительства, сокращение материалоёмкости);
• экономические (снижение стоимости изготовления, возведения, эксплуатации);
• экологические (экологичность материала, конструкции, утилизации);
• требования к безопасности (безопасность при изготовлении, в процессе эксплуатации, обеспечение противопожарных требований) [2].

В данной статье сравниваются два варианта несъемной опалубки. Первый − уже готовая опалубка австрийской компании VELOX, второй − опалубка из цементно-стружечных плит и полистиролбетона.

Австрийская компания VELOX представляет технологию возведения монолитного строительства в несъемной опалубке из щепоцементных плит. Такие плиты производят путем прессования древесной (хвойной) щепы, цемента и минеральных добавок. Технология производства обеспечивает полную переработку сырья и является экологически безопасной. Плиты сохраняют лучшие свойства древесины и при этом отличаются высокой прочностью, обеспечивают хорошую звуко- и теплоизоляцию. За счет минерализации щепы, плиты VELOX защищены от горения, гниения, влаги, сохраняют геометрические размеры и не подвержены процессам старения древесины [3] (рис. 2).

 

Рис. 2. Несъемная опалубка VELOX [3]

 

Для улучшения теплотехнических характеристик в несъемной опалубке используется двухслойная плита VELOX WS-135 (рис. 3), она имеет щепоцементный слой толщиной 35 мм и приклеенный на цементном растворе утеплитель (пенополистирол) толщиной 100 мм.

 

Рис. 3. Разрез конструкции опалубки VELOX UL 32 [3]

 

Пенополистирол по теплотехническим свойствам имеет высокие показатели. В качестве сравнения с наиболее применяемыми в строительстве материалами его можно сопоставить с минеральной ватой (табл. 1).

 

Таблица 1. Сравнительные показатели теплопроводности

Материал	Полистирол	Минеральная вата	Древесина	Кирпич	Тяжелый бетон
Теплопроводность, Вт/(м∙К)	0,037	0,039	0,14	0,56	1,1-1,3

 

Пенополистирол − горючий материал, выделяющий при горении токсические продукты. Кроме того, при монтаже и отделке помещения необходимо учитывать ряд специальных мероприятий по обработке поверхностей, обеспечивающих защитные свойства в местах оконных, дверных проемов, электрических сетей, розеток и выключателей (табл. 2).

 

Таблица 2. Физико-механические показатели пенополистирола

Показатель	Значение показателя
Водопоглощение за 24 часа,٪, не более	0,4
Предел прочности при изгибе, МПа	0,25
Теплопроводность, Вт/(м∙K)	0,037
Морозостойкость, число циклов переменного замораживания и оттаивания	Около 60
Группа горючести	Г-3 (опасные)
Гарантийный срок эксплуатации, лет	Не менее ٣٠ лет
Экологичность	Нет окончательных исследований по безопасности для здоровья

 

После монтажа несъемная опалубка VELOX заполняется тяжелым бетоном. Он состоит из трех основных компонентов: вяжущего вещества, крупного и мелкого заполнителей. В качестве вяжущего материала могут быть использованы цементы марок М200-М800. Благодаря заполнителям, например плотного щебня разных фракций, мелкого и среднего песка, и тщательной трамбовке раствора, сразу после укладки достигается высокая плотность тяжелого бетона. Для придания раствору пластичности в него вносят пластификаторы [4]. Обычно для заливки стен используется бетон марок М250-М350. В табл. 3 приведены физико-механические свойства тяжелых бетонов.

 

Таблица 3. Основные физико-механические свойства бетона марок М250-М350

Показатель	М250	М350
Прочность на сжатие	B20	В25
Подвижность (текучесть смеси)	П2-П4	П3-П5
Морозостойкость	Класс F75-F100	Класс F200-F300
Водопроницаемость	W2-W6	W8
Плотность	2300 кг/м3	2400 кг/м3

 

Второй вариант для анализа технологии стеновых ограждающих конструкций − цементно-стружечные плиты и заполненный между ними полистиролбетон.

Цементно-стружечная плита (ЦСП) (рис. 4) – это материал, изготовленный путем прессования смеси из цемента, деревянной стружки и химических добавок. Используемым цементом должен быть портландцемент. Состав цементно-стружечных плит представлен на рис. 5. В качестве химических добавок используются: хлорид кальция, «жидкое стекло», хлорид или сульфат алюминия. Они применяются для защиты материала от гниения, поражения грибком, уменьшают способность впитывать воду и увеличивают стойкость к морозу [2]. ЦСП является продуктом российского производства и его стоимость гораздо меньше, чем стоимость несъемной опалубки VELOX. Физико-механические показатели ЦСП представлены в табл. 4.

 

Рис. 4. Цементно-стружечные плиты [5]

 

Рис. 5. Содержание компонентов в ЦСП

 

Таблица 4. Физико-механические показатели ЦСП (ГОСТ 26816-2016 «Плиты цементно-стружечные. Технические условия»

Показатель	Значение показателя
Плотность, кг/м3	1100-1400
Влажность,%	6-12
Разбухание по толщине за 24 ч, %, не более	1,5
Водопоглощение за 24 ч, %, не более	16
Предел прочности при изгибе, МПа	7-12
Предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты, МПа, не менее	0,35-0,5
Твердость, МПа	45-65
Теплопроводность, Вт/(м∙K)	0,26
Морозостойкость, число циклов переменного замораживания и оттаивания	50
Группа горючести	Г-1 (трудносгораемые)
Гарантийный срок эксплуатации, лет	50

 

Листы ЦСП выпускаются двух размеров: при ширине 1250 мм длина может быть 2700 или 3200 мм. При этом толщина плит ЦСП может быть 8, 10, 12, 16, 20, 24, 36 мм. Вес листов ЦСП указан в табл. 5, 6.

 

Таблица 5. Вес цементно-стружечных плит в зависимости от размеров и толщины

Размеры, мм			Вес одного листа, кг	Объем листа, м3	Кол-во листов в ١ м3
длина	ширина	толщина
2700	1250	8	36,45	0,0270	37,04
		10	45,56	0,0338	29,63
		12	54,69	0,0405	24,69
		16	72,90	0,0540	18,52
		20	91,12	0,0675	14,81
		24	109,32	0,0810	12,53
		36	163,78	0,1215	8,23

 

Таблица 6. Вес цементно-стружечных плит в зависимости от размеров и толщины

Размеры, мм			Вес одного листа, кг	Объем листа, м3	Кол-во листов в ١ м3
длина	ширина	толщина
3200	1250	8	43,20	0,0320	31.25
		10	54,00	0,0400	25,00
		12	64,80	0,0480	20,83
		16	86,40	0,0640	15,63
		20	108,00	0,0800	12,50
		24	129,60	0,0960	10,42
		36	194,40	0,1440	6,94

 

Полистиролбетон (рис. 6) является разновидностью легких бетонов и характеризуется наличием в составе следующих компонентов: воды, песка, цемента, специализированных добавок и гранул полистирола, заменяющих крупный наполнитель размером 0,7−5 мм, в зависимости от марки и класса бетона. Наполнитель получают способом однократного или многократного вспенивания суспензионного полистирольного бисера. Воздухововлекающие добавки, такие как СДО (смола древесно-омыленная), предотвращают всплытие гранул, обеспечивая однородность раствора [6]. Полистирол обладает рядом положительных характеристик: низкой влагопроницаемостью, хорошими показателями по морозоустойчивости и звукоизоляции, материал устойчив к появлению микроорганизмов, плесени и гнили (табл. 7). Полистиролбетон является негорючим материалом, но высокая температура воздуха может привести гранулы к разрушению и соответственно к потере прочности конструкции [7]. Для стеновых ограждающих конструкций обычно используется марка полистиролбетона D500 (табл. 7).

 

Рис. 6. Полистиролбетон [8]

 

Таблица 7. Показатели полистиролбетона D500

Показатель	Значение показателя
Прочность на сжатие	B2, 0-B2, 5
Прочность на растяжение при изгибе, МПа, не менее	0,7
Морозостойкость (долговечность)	Класс F75-F100
Водопоглощение, %	До 8%
Экологичность	Безопасен для здоровья
Теплоизоляция, Вт/м°С	0,14
Шумоизоляция, дБ	61
Паропроницаемость, мг/(м∙ч∙Па)	0,075
Огнестойкость	Слабогорючий
Долговечность, лет	≈ 100

 

В табл. 8 показано сравнение вариантов ограждающих конструкций в несъемной опалубке.

 

Таблица 8. Сравнение вариантов ограждающих систем в несъемной опалубке

Показатель	Несъемная опалубка VELOX	Несъемная опалубка из ЦСП и полистиролбетона
Толщина стены, мм	320	310
Сопротивление теплопередаче, м² (°С / Вт)	2,73	2,05
Стоимость на 1 м2, руб.	2851	1750
Экологичность	Нет окончательных исследований пенополистирола по безопасности о здоровье	Безопасен для здоровья
Огнестойкость	Может выделять токсические вещества	Слабогорючая
Шумоизоляция, дБ	51	61
Долговечность	≈100 лет	≈100 лет

 

Вывод. Предлагаемая конструктивная система из цементно-стружечных плит и полистиролбетона позволяет снизить стоимость строительства на 30–50 %, производить параллельно различные виды строительных работ после возведения каркаса и сократить сроки строительства на 13–15 %. Одним из преимуществ перед несъемной опалубкой VELOX является показатель по теплотехническим характеристикам с учетом того, что в представленном варианте ограждения отсутствует пенополистирол. Отсутствие пенополистирола сказывается на комфорте и экологической безопасности ограждающих конструкций. Следует отметить малые расхождения в показателях по шумоизоляции и долговечности. Рассматриваемая система несъемной опалубки из ЦСП и полистиролбетона особенно актуальна в современных условиях санкций политики Запада.

About the authors

Galina N. Ryazanova

Samara State Technical University

Email: ryazanovagn55@mail.ru

PhD in Engineering Science, Associate Professor of the Technology of Construction Organization Chair

Russian Federation, Samara; Samara

Elena S. Kozlova

Samara State Technical University

Author for correspondence.
Email: banannnnnnnnn@gmail.com

Еngineer of the Faculty of Industrial and Civil Engineering

Russian Federation, Samara; Samara

References

Supplementary files