Технологическая и экономическая эффективность трехслойных ограждающих конструкций для энергоэффективных зданий

строительные науки Технологическая и экономическая эффективность трехслойных ограждающих конструкций

строительная теплофизика и энергосбережение для энергоэффективные зданий Е.А. Король, Е.М. Пугач, А.Е. Николаев

МГСУ

Проблема энергоэффективности в вопросах формировании рынка доступного жилья, развития и совершенствования индустриального домостроения во многом решается 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 практике современного строительства применяются различные варианты конкурентоспособных энергоэффективных ограждающих конструкций. Их совершенствование направлено на повышение качества и долговечности зданий как в техническом, так и в экономическом аспекте.

Анализ конструктивно-технологических решений наружных стен зданий, выполненных из индустриальных изделий и материалов, показал, что эксплуатационная надежность многослойных стен определяется долговечностью эффективного утеплителя, который, находясь в неблагоприятных тепловлажностных условиях, имеет сравнительно низкий срок службы. Кроме того, возведение слоистых конструкций отличается значительной трудоемкостью за счет комплекса технологических операций, что увеличивает продолжительность строительства зданий.

С целью повышения качества многослойных систем разработаны конструкции трехслойных стеновых и кровельных элементов в виде блоков, панелей и плит покрытия с использованием в качестве теплоизоляционного слоя бетона низкой теплопроводности (рис. 1). Слои элементов выполняют архитектурную, теплоизоляционную и конструкционную функции, позволяя тем самым решить ряд задач, связанных с утеплением и отделкой конструкций ограждения, в один технологический прием.

Возведение наружных стен из трехслойных конструктивных элементов позволяет повысить техно-

Рисунок 2. Номенклатура трехслойных блоков. Слева направо: рядовой, рядовой доборный, блок проема, блок проема доборный, угловой блок.

логическую эффективность за счет снижения трудоемкости, сроков возведения и стоимости работ и получить конструкцию, соответствующую современным эксплуатационным требованиям, обладающую сравнительно высокой долговечностью (60 лет).

Предложена технология и выполнено исследование технологической и экономической эффективности производства трехслойных конструкций.

Процесс изготовления многослойных элементов представляет собой многоуровневую технологическую цепь, состоящую из линий по производству смеси легких бетонов (керамзитобетона и полисти-ролбетона) и конвейерной линии формования и тепловлажностной обработки.

Технология изготовления включает следующие операции: прием и хранение сырьевых материалов; дозирование компонентов бетонной смеси; приготовление смеси керамзитобетона и полистиролбетона; послойную укладку бетонной смеси в форму, оборудованную ячейками для расположения архитектурных матриц; выдерживание, тепловлажностную обработку изделий; извлечение изделий из форм; упаковку и складирование готовой продукции.

Для изготовления штучных стеновых элементов дополнительно в производственную линию включается пост формования изделий, работающий по принципу погружения стальной решетки в свеже-уложенные слои бетона.

т

Р

ёШШа

Трехслойные блоки с полисти-ролбетонным утеплителем

400 (400...500) І 15

' 415 (415...515^ 7^ 7

Наружный несущий слой

Наружный ограждающий слой

Бетон низкой теплопроводности

Рисунок 1. Трехслойные стеновые элементы.

Слева — кладка из трехслойных блоков; справа — трехслойная стеновая панель.

строительная теплофизика и энергосбережение

Для повышения эффективности производственного процесса предложены технологические режимы, устанавливающие оптимальную скорость движения конвейерной линии в 8,64 минуты на цикл.

Для мелкоштучных стеновых изделий разработана номенклатура, включающая: рядовой, рядовой доборный, блок проема, блок проема добор-ный и угловой блок (рис. 2).

Разработаны варианты укладки, уплотнения и формования трехслойных изделий. Для стеновых изделий в обоих случаях технологические режимы изготовления предусматривают установку в поддоны форм матриц с глубоким или мелким

рельефом для придания им архитектурной выразительности. Далее предусмотрена укладка и виброуплотнение всех слоев элемента. Технологические режимы включают укладку и уплотнение фактурного слоя из керамзитобетона, перемещение формы на следующий пост для укладки полисти-ролбетона и слоя из керамзитобетона. Верхний слой смеси из керамзитобетона подвергается вибрационной обработке с использованием поверхностных вибросистем низкочастотного действия (18...20 Гц) с амплитудой 0,4...0,6 мм. Для изготовления мелкоштучных изделий, трехслойных блоков возможно использование двух производ-

Рисунок 3. Технологическая линия по производству трехслойных блоков при вибропогружении формовочной решетки после укладки всех слоев блока.

416 5 2009

строительная теплофизика и энергосбережение

ственных моделей. Так, в первом случае, после укладки слоев в кассету, предусмотрен дополнительный пост формования, которое осуществляется путем вибропогружения формовочной решетки с помощью гидравлического пресса (рис. 3). Второй вариант предусматривает погружение формовочной решетки на стадии виброуплотнения теплоизоляционного слоя из полистирол-бетона на виброустановке с угловой формой колебаний, осуществляющееся при работающей виброплощадке под действием массы разделительной решетки (рис. 4).

Вибрирование производится с частотой колебаний 10.12 Гц при амплитуде 12...15'. В результате снижения вибровязкости смеси сокращается предельное напряжение сдвига до минимальных значений, обеспечивающих погружение решетки в проектное положение. Такая технология создает условия, исключающие перемешивание бетонов фактурного и теплоизоляционного слоев. После проектного размещения решетки производят укладку конструкционного слоя из керамзитобетона с обеспечением уровня верхней поверхности за счет бортов решетки.

Рисунок 4. Технологическая линия по производству трехслойных блоков

при погружении формовочной решетки на стадии укладки полистиролбетонной смеси.

5 2009 417

строительная теплофизика и энергосбережение

Критерием, определяющим качество и точность геометрических характеристик слоев элементов, являются технологические параметры уплотнения смеси. Использование бетонов различной плотности для производства монолитных трехслойных стеновых и крышевых изделий существенно усложняет процесс изготовления и требует разработки специальных методов уплотнения, исключающих расслоение смесей и повышающих качество лицевой поверхности.

Экономическая эффективность производства

По результатам расчета экономических параметров изготовления трехслойных элементов для ограждающих конструкций, в том числе для стен широкой архитектурно-цветовой гаммы, себестоимость производства для блоков определена в размере 80,41 руб., что предполагает коммерческую стоимость 95 руб. и определяет степень рентабельности в 18,15% при максимальной производительности 2000 штук в смену. Для стеновых панелей 6*3 м себестоимость 20067,42 руб., коммерческая стоимость 22500 руб., рентабельность 12,12%. Срок окупаемости производства при нормальных условиях сбыта составляет 260 рабочих дней для производства блоков и 340 для стеновых панелей.

Выполненный анализ экономических показателей эффективности возведения ограждающих конструкций из штучных материалов определил стоимость возведения и трудоемкость для 1 м2 конструкции из трехслойных блоков в размере 1620,05 руб. и 4,24 чел.-ч. соответственно.

Список литературы

1. Король Е.А., Пугач Е.М., Латушкин В.Е. Анализ

структуры затрат при производстве энергосберегающих многослойных ограждающих конструкций. Бетон и железобетон — пути развития. Научные труды 2-й Всероссийской (Международной) конференции по бетону и железобетону. 5-9 сентября 2005. Москва. Том 6. Теории железобетона. Методы расчета. М.: Ди-пак. — 2005. — с. 52-56.

2. Король Е.А., Пугач Е.М., Николаев А.Е. Влияние технологии на эксплуатационные характеристики стен. Сборник докладов ежегодной конференции по результатам научно-исспедователь-ской работы студентов Московского государственного строительного университета. М: МГСУ — 2005. — с. 73.

3. Король Е.А., Пугач Е.М., Латушкин В.Е. Струк-

турный анализ затрат при производстве энергосберегающих многослойных ограждающих конструкций. Архитектура и строительство: Международная научно-практическая конференция-семинар (11-16.10.2004 г.), г. Хаммамет, Тунис. Изд-во Волгоград — 2004. — с. 39-43.

4. Король Е.А., Пугач Е.М., Ратушный В.Е. Разра-

ботка технических решений и технологии производства энергосберегающих многослойных ограждающих конструкций повышенной надежности с теплоизоляционным споем из бетона низкой теплопроводности. Наука, инновации, подготовка кадров в строительстве: Тезисы докладов научно-практической конференции-выставки 3-4 декабря 2003 г. М.: МГСУ. — 2003.