Монолитное строительство

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску


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.

История монолитного домостроения в России[править | править код]

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 1894 г. 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 шахтёра». Одновременно для подъёма бетона стали применять шахтные подъемники и укрупненную, несколько раз оборачиваемую опалубку; её собирали из вертикальных щитов, шириной 1 м и 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 контроля его качества (работы Н. М. Беляева, Б. Г. Скрамтаева, Ю. А. Штаермана, К. С. Завриева) на специальные исследования по лёгким 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-этажных жилых домах 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 рёбра.

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 растёт здание. Непрерывно в опалубку укладываются арматура и бетон, и по мере подъёма опалубки из-под неё 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, соединённых со щитами опалубки, так что домкрат как бы ползёт 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 её 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 подъёмные механизмы. Поэтому и предпринимались попытки усовершенствовать щитовую опалубку - увеличить её 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. (ныне ул. Салтыкова-Щедрина, 20), был возведён более совершенный 6-этажный дом с применением металлической опалубки высотой на этаж. Несущие внутренние стены выполнялись из армированного тяжёлого бетона толщиной 10 см, в верхней части они имели уширения для опирания балок деревянных перекрытий. Наружные стены, кроме слоя тяжёлого 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 объёмноблочного строительства. Благодаря им 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 XX 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 XXI 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 процессы[править | править код]

Процесс монолитного строительства состоит из связанных технологически последовательных процессов:

Последовательность некоторых процессов может меняться в зависимости от вида конструкции.

Устройство арматурного каркаса[править | править код]

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 опалубки[править | править код]

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 смеси[править | править код]

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 бетоном[править | править код]

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 недостатки[править | править код]

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. также[править | править код]

Литература[править | править код]

  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.

Ссылки[править | править код]