Монолитный бетон и железобетон широко применяются в промышленном, транспортном, энергетическом, жилищно-гражданском и других видах строительства. Ежегодный объем их применения в отечественном строительстве — более 100 млн. м3.
На ближайшие десятилетия монолитный бетон и железобетон остаются основными строительными материалами. Сопоставление перспективных планов капитального строительства и перспективных планов развития материалопроизводящих отраслей народного хозяйства (промышленности строительных материалов, металлургии, химии, деревообрабатывающей) позволяет предполагать, что монолитный бетон и железобетон к 2020 г. будут составлять около 45% общей массы строительных материалов. На бетонных работах занято более 7% численности всех строителей.
Возведение монолитных конструкций и сооружений связано с большими материальными, трудовыми и энергетическими затратами, а расход электроэнергии, затрачиваемой на обработку бетона, составляет более 1 млрд. киловатт-часов.
Доля механизированного труда при выполнении бетонных работ составляет менее четверти общих трудовых затрат.
Около 17% работ выполняется с использованием механизированного инструмента, но характер труда этой части рабочих классифицируется как тяжелый, с неблагоприятными воздействиями (вибрация, шум, большие физические нагрузки). Более 58% всех работающих на возведении монолитных конструкций выполняют работу пока вручную.
Вместе с тем темпы роста объемов конструкций из монолитного бетона, возводимых по прогрессивной технологии, остаются низкими, а трудозатраты на многих стройках превышают нормативные и составляют 2,27 чел./ч на 1 м3 бетона (нормативные по ЕНиР 1,52 чел./ч). Медленно совершенствуется техника для производства таких работ.
Основной причиной этого положения является недостаточное оснащение строительных организаций высокоэффективными механизмами, оборудованием и материалами, в том числе крайне мал выпуск суперпластификаторов промышленностью.
Приготовление бетонной смеси. В подрядных строительных организациях в эксплуатации находятся около 19,2 тыс. инвентарных и передвижных заводов и установок. Центральные бетонные заводы и ряд при объектных бетоносмесительных установок являются высокомеханизированными. Но большинство из них не отвечают уровню современных требований и нуждаются в переоснащении современным оборудованием и средствами автоматизации. На таких заводах и установках приготовляют около 50% бетонной смеси. Выработка на одного работника на крупных предприятиях составляет 2-2,8 тыс. м3 в год, а в системе Минэнерго превышает 3,5 тыс. м3/чел. в год, а в среднем по стране — 1,8 тыс. м3/чел. в год. В ФРГ, США, Японии показатели выработки составляют 3,6-4,8 тыс. м3/чел. в год. Одной из причин относительно низких показателей является малая средняя емкость смесителей на наших заводах. Только 5% общего количества и 12% общей полезной емкости составляют крупные смесители (с объемом готового замеса 800 л и более). Средневзвешенная вместимость бетоносмесителей по стране составляет около 300 л. По строительным министерствам с учетом бетоносмесительных цехов заводов железобетонных изделий она колеблется от 600 до 350 л.
- Современная механизированная штукатурка в Москве позволяет существенно ускорить процесс отделки стен и потолков в строительных проектах.
- С помощью современных механизированных систем штукатурки возможно достичь высокой точности и качества отделки, сократив при этом затраты на ручной труд и материалы.
- Механизированная штукатурка в Москве используется как в жилищном строительстве, так и в коммерческих проектах, позволяя создать эффективное решение для любого проекта отделки.
Высокие технико-экономические показатели бетоносмесительных заводов в ФРГ и США достигнуты за счет автоматического и полуавтоматического управления загрузкой, дозировкой, перемешиванием и выгрузкой смеси. Работа по подбору составов основана на полученных экспериментальных данных и периодически обновляется, если меняются гранулометрический состав заполнителей, поставщик цемента или внешние условия, оказывающие влияние на влажность заполнителей. Данный состав, подобранный как из условий прочностных показателей, так и из удобоукладываемости, заносят на перфокарты, банк которых обычно насчитывает 35-50 единиц, хотя ходовыми являются 6-12.
Общий технический уровень, конструктивные решения оборудования, средства автоматизации на отечественных бетонных заводах и установках отстают от передовых зарубежных образцов. В ближайшее время необходимо разработать системы комплексной автоматизации на базе микропроцессорной техники, мини- ЭВМ, включающие автоматизацию процессов от приема исходных материалов на складах до выдачи готовой продукции; создание безрычажных тензометрических дозаторов, радиометрических устройств для обогрева и поддержания заданной температуры материалов и бетонной смеси.
Наряду с разработкой новых средств автоматизации и видов оборудования следует развернуть работы по модернизации действующих бетонных заводов на базе выпускаемой аппаратуры и систем автоматизации.
Трудности, связанные с автоматизацией бетоносмесительных заводов и установок, возникают также в связи с низким качеством заполнителей (песка, щебня). Для приготовления бетона часто применяют заполнители, не удовлетворяющие требованиям действующих ГОСТов и других нормативных документов. В большинстве случаев заполнители хранят на открытых складах, что приводит к снижению их качества и неоднородности по влажности.
С оснащением строительных организаций специализированными средствами доставки и укладки бетонной смеси — автобетоносмесителями, бетононасосами, бетоноукладчиками — вопрос о создании подразделений, выполняющих бетонные работы на основе субподряда, встает особенно остро. В подавляющем большинстве строительных организаций высокопроизводительная техника эксплуатируется неудовлетворительно: низка выработка, значительны затраты, связанные с периодическим ремонтом. Использование новой техники заметно не сказалось на повышении технико-экономических показателей строительных организаций. Между тем в связи с высокими лимитными ценами, низким коэффициентом использования машин фондоотдача в строительных организациях снизилась.
Транспортирование бетонной смеси. Основным средством доставки бетонных смесей на строительные площадки, особенно на периферии, являются авто само свалы. Автобетоносмесители, обеспечивающие высокое качество бетонной смеси, перевозят около 28—30% общего объема. Промышленность серийно выпускает автобетоносмесители и бетоновозы лишь небольшой емкости — до 6 м3. Объем и номенклатура выпускаемых средств доставки в настоящее время являются явно малыми. В развитых странах — США, ФРГ, Японии и других — доля перевозимой автобетоносмесителями и автобетоновозами смеси составляет около 80%.
Большая вместимость барабанов, четкая организация работ и эксплуатационные качества современных автобетоносмесителей позволит повысить производительность труда этой группы рабочих в 2,5-3 раза.
Укладка бетонной смеси. Работа на этом технологическом переделе связана с применением тяжелого ручного труда. Из общего числа бетонщиков ручным трудом заняты 45-48% человек, средняя годовая выработка на укладке составляет 409 м3 в год. Основным способом укладки бетона является технологическая схема с использованием кранов — до 85% от общего объема.
С помощью автобетононасосов укладывают до 8%, остальная часть приходится на различные технические средства.
Анализ работы автобетононасосов в различных строительных организациях показал, что их эксплуатационная производительность колеблется от 1,5 до 12-15 тыс. м3 в год. Средняя выработка по стране на один бетононасос составляет 3,3 тыс. м3 в год. В ФРГ, Италии, США и других странах технология укладки бетонной смеси конвейерами-бетоноукладчиками и бетононасосами применяется весьма широко. Удельный вес смеси, уложенной бетононасосами, в США составляет до 20%, бетоноукладчиками — до 20-25%, в ФРГ бетононасосами — до 30-25%, бетоноукладчиками — до 10-15%. В этих странах выпускают и бетоноукладчики, и бетононасосы модификаций различного назначения и производительности. Средняя выработка достигает 15-16 тыс. м3 в год, а отдельных бетононасосов — до 30-35 тыс. м3 в год на одну машину.
Для повышения эффективности работы бетононасосов необходимо создать специализированные бетоноукладочные комплексы, включающие бетоносмесительные установки, автобетононасосы и автобетоносмесители с подчинением их единой диспетчерской службе. Бетон целесообразно укладывать по системе «франко- опалубка», что исключает потери при перевозке, снижает потери рабочего времени при эксплуатации высокопроизводительных машин.
Для расширения применения монолитного бетона и железобетона в промышленном и жилищно-гражданском строительстве, а также повышения технического уровня работ необходимо:
- расширить практику создания подразделений в составе строительных организаций, специализированных на приготовлении, транспортировании и укладке бетона, арматурным и опалубочным работам, оснащенных высокопроизводительной техникой и механизмами, причем создавать такие подразделения во всех районах сосредоточенного строительства;
- оснастить указанные подразделения средствами механизации приготовления и укладки бетона и создать необходимые условия для их полной загрузки, обеспечив одновременно ремонтными базами и средствами для технического обслуживания машин;
- принять меры к существенному повышению качества тех-, ники для приготовления, транспортирования и укладки бетона.
Применение высокоподвижных и литых бетонных смесей -— одно из перспективных направлений в области дальнейшего совершенствования технологии бетонных работ. Для бетонирования монолитных конструкций эффективно применение высокоподвижных и литых бетонных смесей, получаемых при введении специальных добавок — разжижителей-суперпластификаторов.
Применение бетонных смесей с добавками позволяет:
- сократить на 10-25% энергоемкость приготовления, транспортирования и укладки смеси;
- снизить на 15-40% трудоемкость укладки и обработки бетона за счет частичного или полного исключения операции по разравниванию и вибрированию смеси, а также по затирке и заглаживанию бетонной поверхности;
- сократить расход цемента на 10-15% и повысить качество бетонных работ.
На основании технико-экономического анализа суперпластификаторы целесообразно применять при бетонировании следующих монолитных конструкций; ленточных фундаментов, набивных свай, конструкций типа «стена в грунте» и подводных сооружений из бетона марок 200-300; протяженных конструкций из бетона марок 200^100; стен и перекрытий гражданских и промышленных зданий из бетона марок 200-300; конструкций густоармированных и тонкостенных и из высокопрочного бетона.
Объем применения монолитного бетона с суперпластификаторами в указанных конструкциях в ближайшей перспективе может составить около 30 млн. м3 ежегодно, для чего необходим выпуск 100 тыс. т суперпластификаторов ежегодно. При этом приведенная цифра может быть несколько (20-30%) увеличена за счет применения комплексных добавок на основе суперпластификаторов. В дальнейшем объем применения этих бетонов в монолитном строительстве может быть увеличен при расширении производства пластифицирующих добавок.
В настоящее время объем выпускаемых отечественной промышленностью суперпластификаторов незначителен и не отвечает потребности отрасли.
Широкое развитие приобрела химизация технологических процессов. В ФРГ и Италии в 80% случаев в бетонах применяются пластифицирующие добавки Melment-10 (М), Sekolan-12 (Se), Zentrament-1. Японская фирма «Банокаеми» для внутреннего и внешнего рынка разработала суперпластификатор, позволяющий экономить до 12% цемента. Пластифицирующие добавки для бетонных и растворных смесей Midhty (IM) (Швейцария), Midhty-150 (Великобритания), SA Super Beton (Франция), Lomar D, Mylcohiast CF (США), Viskoment (ФРГ), Sikament (Испания) и другие находят широкое применение как в странах-изготовителях, так и в странах-импортерах.
В США и Японии объем цемента с химическими добавками составляет около 70% общего объема его применения.
Суперпластификаторы используют во всех технически развитых странах, особенно в Англии, ФРГ, Японии, США и др.
По данным специалистов США, расход цемента для приготовления бетона с использованием суперпластификаторов может быть уменьшен на 10—20%.