Технологии и материалы
Минерально — сырьевые ресурсы облицовочного камня в Восточном Забайкалье.
О.А. ЛУКИНСКИЙ, профессор ГАСИС (Москва)
Будучи богатейшим минерально-сырьевым регионом страны, Забайкалье оказалось почти на последнем месте по объемам строительства и обеспеченности строительными материалами.
В последние годы в данной сфере наметилась положительная тенденция. В частности, в Читинской области объемы жилищного строительства увеличились с 2002 по 2005 гг. с 76 до 113–115 тыс. м2. В настоящее время ведутся работы по подготовке площадок для жилищного строительства в Восточном Забайкалье общей площадью 960 тыс. м2. Завершается разработка областной целевой программы «Обеспечение земельных участков коммунальной инфраструктурой в целях жилищного строительства», которая будет выполняться с 2006 по 2010 гг.
Областным бюджетом предусматривается вложить в реализацию данной программы 152,5 млн р.; 305 млн р. выделено на субсидирование процентной ставки по кредиту
за счет средств федерального бюджета. Основным итогом ее реализации должен стать ввод жилья в объеме 1,05 млн м2. Все это предопределяет необходимость интенсивного развития добычи строительных горных пород.
Забайкалье, и особенно Восточное Забайкалье, – уникальная минерально-ресурсная провинция не только в России, но и на планете. Уникальность ее заключается в наличии большого количества разнообразных в геологическом отношении пространственно-временных и минерально-вещественных образований (см. рисунок). Исходя из особенностей минерально-вещественного состава, физических, механических, технических и химических свойств и данных работы [1] выделяются основные группы, классы и типы облицовочных камней (см. таблицу).
Значительное распространение имеют строительные горные породы гранитно-сиенитовой группы. К сожалению, количество разведанных и изученных и даже выявленных для разведки месторождений ограничено (всего 8–10).
Среди минеральных образований данной группы следует выделить две наиболее характерные подгруппы горных пород: гранитовые; преимущественно сиенитовые. Они
сформировались в среде интрузивных комплексов (свыше 40) различного геологического возраста – от архея до мезозоя включительно. Данные минеральные образования как
источник облицовочного камня изучены весьма слабо. Строительные горные породы габбро-диоритовой группы характеризуются наличием широкой цветовой гаммы – от черных до светло-серых тонов. Их можно использовать при создании фундаментов и цоколей зданий и сооружений, изготовлении облицовочных плит, ступеней, подоконников, тротуарных плит и камней и др. В пределах данной группы минеральных образований также целесообразно выделить три характерные подгруппы
горных пород: габбровые; диорито-габбровые; базальтовые.
Область применения пород гранитно-сиенитовой группы и габбро-диоритовых пород весьма обширная. Исключительно широкое распространение в Забайкалье получили карбонатные горные породы, большинство которых может быть использовано для производства облицовочных материалов. В генетическом отношении карбонатные горные породы характеризуются преобладанием осадочных и осадочно-метаморфических типов.
В большинстве своем карбонатные породы по своим основным свойствам – блочности, прочности, декоративности, окраске, блеску, полируемости и т. д. – отвечают
требованиям государственных стандартов. Геолого-структурные, гидрогеологические и горно-технические особенности месторождений этих горных пород в основном благоприятны для разработки открытым способом. Специфическую группу строительных горных пород составляют облицовочные породы различного состава: эффузивы, родониты, флюориты, кварциты, листвениты, яшмоиды, серпентиниты и др. Наибольшее распространение в Восточном Забайкалье получили флюоритовые минеральные образования – порядка 10 месторождений и более 500 флюорито-минеральных проявлений, а наименьшее – тулиты (пока выявлено лишь одно тулито-минеральное проявление – Кодарское – в Каларском районе).
Приведенные данные показывают, что регион может обеспечить себя широким спектром строительных материалов, облицовочный камень может стать предметом импорта в другие регионы России и дальнее зарубежье, обеспечивая приток финансовых ресурсов. Задача государства и инвесторов – рачительно использовать уникальные природные ресурсы.
СОЛО на крыше
По материалам компании
«ТехноНИКОЛЬ»
Обычно для устройства плоских кровель в России применяют рулонные материалы на основе битума, которые укладывают не менее чем в два слоя. Но кровля — это особенно уязвимая часть здания. От ее состояния, от сроков возведения или ремонта зависит сохранность конструкций и всего, что находится в здании, — где-то недопустимо попадание влаги, а где-то при монтаже полностью исключено использование огня. Иногда время на создание надежной кровли и финансовые возможности ограничены, а выполнить необходимо так, чтобы о ремонте долго потом не пришлось беспокоиться.
Материал Техноэласт Вент
Быстрый и экономичный способ монтажа или ремонта кровельного покрытия — применение однослойного материала. В Европе это часто применяемый тип кровли. В последние годы однослойные кровли появились и в России.
Сегодня на рынке предлагается много материалов для устройства однослойной кровли, но акцентируем внимание на нижеприведенных.
Техноэласт — это СБС-модифицированный битумно-полимерный рулонный кровельный материал.
Техноэласт СОЛО предназначен для устройства новой кровли. При помощи Техноэласта Вент ЭКВ можно делать так называемые дышащие кровли (с системой пароотведения), а также производить ремонт поврежденного кровельного ковра без его удаления.
Техноэласт СОЛО изготовляется из эластичного, модифицированного полимером битума, нанесенного в заводских условиях на основу из специального полиэстера, который помимо превосходных физических характеристик обеспечивает высокую стабильность размеров.
Техноэласт Вент также имеет армирующую основу из полиэстера. Ширина его боковой кромки, предназначенной для наклеивания внахлест, не покрытая посыпкой, увеличена до 120 мм, что обеспечивает повышенную надежность шва.
Модифицированный битум гарантирует материалам сохранение эластичности в широком диапазоне температур, долговечности и устойчивости к воздействию погодных факторов, циклическим деформациям и агрессивной среде городов и промышленных зон.
С лицевой стороны материалы покрыты защитной минеральной посыпкой. С тыльной — Техноэласт СОЛО покрыт песком. У материала Техноэласт Вент тыльная сторона устроена так, что при наплавлении приклеивание происходит только по полосам вяжущего, обеспечивая создание воздушных каналов для отвода водяных паров.
Высокая эластичность и прочность материалов позволяют избежать разрывов на примыканиях и швах — там, где обычно и происходит повреждение кровельного ковра. Экспертная оценка долговечности Техноэласта, осуществленная специалистами ЦнИИПромзда-ний, составляет 25—30 лет.
Однослойные материалы Техноэласт рекомендуется укладывать на крыши с уклоном от 2%. Основание кровли должно быть ровным. Допустимы плавные выступы высотой не более 5 мм.
Уникальность материала Техноэласт СОЛО в том, что он может быть уложен без применения открытого пламени — при помощи фиксации саморезами с последующим прогревом нахлестов строительным феном.
Когда основанием кровельного ковра является утеплитель, используют саморезы с телескопическим крепежом марки Termodip, который поставляется компанией «ТехноНИКОЛЬ». Для монтажа на жесткое основание (цементно-песчаную или асфальтовую стяжку, сборную стяжку, пенобетон) используют саморезы с шайбой.
Однослойный материал Техноэласт СОЛО укладывают на холодную битумно-полимерную мастику Вишера без использования открытого пламени. При монтаже материала силиконизированная пленка снимается с боковой кромки, и при помощи мастики осуществляется склеивание поверхности, покрытой битумом с поверхностью, имеющей посыпку из песка. При монтаже материала на холодную мастику механического крепления
материала не требуется.
Структура материала Техноэласт Вент: 1 — сланцевая посыпка; 2 — битумно-полимерное связующее; 3 — армированный полиэстер; 4 — битумно-полимерное связующее; 5 — пароотводящие каналы; 6 — полимерная пленка; 7 — зона приклеивания кровельного покрытия; 8 — движение водяных паров к аэраторам и парапетным выпускам
Отвод паров из кровельного ковра: 1 — сборная железобетонная плита; 2 — пароизоляция; 3 — теплоизоляция; 4 — выравнивающая стяжка; 5 — основной кровельный ковер; 6 — дополнительные слои кровельного ковра; 7 — герметизирующая мастика; 8 — флюгарка (аэратор); 9 — засыпной утеплитель; 10 — грунтовка; 11 — крупнозернистая посыпка верхнего слоя материала
Показатели |
Марка |
|||
Техноэласт СОЛО |
Унифлекс Вент |
Техноэласт Вент |
||
ЭКВ |
ЭКВ |
ЭПВ |
ЭКВ |
|
Поверхностная плотность, кг/м2, не менее |
6 |
5 |
4 |
6 |
Армирующая основа |
Нетканое полиэфирное полотно (полиэстер) |
Нетканое полиэфирное полотно(полиэстер) |
Нетканоеполиэфирное полотно(полиэстер) |
Нетканоеполиэфирное полотно(полиэстер) |
Тип покрытия
на лицевой стороне на изнанке |
Крупнозернистаяминеральная посыпка мелкозернистыйпесок |
Крупнозернистаяминеральная посыпка вентилирующеепокрытие |
Защитная полимернаяпленка вентилирующеепокрытие |
крупнозернистаяминеральная посыпка вентилирующеепокрытие |
Разрывная сила при растяжении в продольном направлении, Н/50 мм, не менее |
1000 |
600 |
460 |
1000 |
Гибкость на брусе, мм, оС, не выше R=10 R=25 |
-25 |
— |
— |
-25 |
Теплостойкость в течение 2 ч, оС, не ниже |
100 |
95 |
95 |
100 |
Размеры рулона, м длина ширина |
8 |
10 |
10 |
8 |
Способ безогневой укладки позволяет использовать материалы Техноэласт СОЛО в тех случаях, когда по технике безопасной эксплуатации зданий применение открытого пламени исключено.
Крепление Техноэласт Вент при ремонте старого покрытия осуществляют путем наплавления газовой горелкой. Влага, которая остается под покрытием, испаряется по каналам или через флюгарки.
В случае с однослойной кровлей качество выполнения работ должно быть безукоризненным и выполняться только опытными специалистами. Технологии устройства однослойной кровли уже есть в арсенале многих строительных компаний.
ТК «Кром» (Москва), который специализируется на поставках различных гидроизоляционных материалов и на кровельных работах, использовал Техноэласт СОЛО при ремонте школьного спортзала. Заказчик по экономическим соображениям отказывался от демонтажа старой кровли. Техноэласт СОЛО стал оптимальным решением дилеммы — высокая надежность материала по приемлемой цене. Проведение кровельных работ происходило в сложных условиях: сжатые сроки монтажа, низкая температура воздуха (ниже —19оС). Для сокращения времени укладки материал не вылеживался, а раскатывался непосредственно перед креплением на кровле. Несмотря на низкую температуру, материал надежно лежал на старом ковре. В процессе работы с Техноэласт СОЛО была отмечена его высокая гибкость при исключительной прочности.
Компания «Гидроизолстрой-плюс» (Республика Беларусь, Минск) уже неоднократно применяла этот материал на многих объектах, в различных ситуациях и на разных основаниях: старое бетонное основание (Дворец водного спорта), новая кровля с основанием из металлопрофиля (производственные цеха завода), жесткий минераловатный утеплитель (школьные здания). Следуя руководству по проектированию однослойных кровель и рекомендациям технических специалистов компании «ТехноНИКОЛЬ», для каждого случая были выбраны оптимальные методы укладки Техноэласт СОЛО. Строители характеризуют Техно-эласт СОЛО как материал, удобный в работе и имеющий отличные эксплуатационные характеристики — эластичность, теплостойкость, высокие разрывные нагрузки. Использование однослойного материала Техноэласт СОЛО позволяет проводить ремонт кровельного ковра в кратчайшие сроки, сохраняя внутренние помещения во время ремонта от протечек.
Постоянный мониторинг стройплощадок и обследования зданий, в которых использовались однослойные материалы компании «ТехноНИКОЛЬ» — Техноэласт СОЛО и Техноэласт Вент, подтверждают их высокие эксплуатационные характеристики, надежность и долговечность.
Преимущества лизинга при поставке нового оборудования для производства нерудных строительных материалов
Ю.А. МАЛИНИН, зам. генерального директора по развитию ОАО «Росдорлизинг» (Москва)
Лизинг за последние годы стал наиболее эффективным финансовым инструментом, предоставляющим предприятиям реальную возможность обновлять основные фонды, снижать налоговые и операционные издержки. В настоящее время лизинг, или финансовая аренда, — это наиболее доступная альтернатива банковскому кредиту, оптимально отвечающая запросам реального сектора экономики. Предприятиям лизинг удобен с точки зрения как налогообложения, так и учета и контроля текущих обязательств.
Горная техника всегда считалась интересным объектом для передачи в финансовую аренду, поскольку она не требует длительного монтажа и имеет сравнительно небольшие сроки поставки. Данная особенность позволяет в кратчайшие сроки включить оборудование в технологическую цепочку, что положительно сказывается на сроках окупаемости проекта. При работе по организации поставки оборудования для производителей нерудных строительных материалов (НСМ) наша компания комплексно подходит к оценке их потребности. Работая над конкретным проектом, специалисты компании анализируют полный рабочий цикл предприятия, подбирают в сопоставимые сроки и на соразмерных условиях поставки отечественных и импортных компонентов технологической цепочки, если такое сочетание отвечает запросам предприятия-лизингополучателя.
В промышленности НСМ комплектность оборудования определяется инженерно-техническими задачами предприятия. Исходя из этих задач подбирается линейка техники и комплектующие на год. Комплектующие целесообразно включать в предмет лизинга.
Например, одним из российских заводов-изготовителей предусмотрена комплектация дробилки запасным ускорителем, балансировочной иглой, шкафом управления. Однако полный рабочий цикл предприятия-потребителя будет обеспечен, только если учесть конкретные условия производства, требования к техническим свойствам продукции, а также уже имеющееся оборудование. В комплект дробильной линии для полного цикла может потребоваться включить дополнительные механизмы и устройства — железоотделитель, грохот, конвейеры заданной длины, ЗИП. Если к моменту заключения лизинговой сделки все части полного цикла ясны лизингополучателю, экономическая целесообразность их включения в договор лизинга очевидна: они практически не увеличивают объема лизинговых платежей, а по срокам амортизации привязаны к основному производственному оборудованию.
Изготовление дробильной установки начато сразу после получения первого платежа лизинговой компании
Ускоренная амортизация приобретаемого оборудования выступает одним из главных рычагов экономической эффективности лизинга. Приобретая технику путем привлечения кредита, покупатель сталкивается с ситуацией, когда срок погашения займа значительно меньше установленного для данного вида техники срока эксплуатации. Лизинг охватывает весь срок использования актива.
Лизинговая компания берет на себя поиск источников финансирования поставки нового оборудования и нередко добивается более сжатых сроков поставки, чем это смог бы сделать получатель самостоятельно. Ускоренная амортизация имущества, передаваемого в лизинг, позволяет быстрее списать стоимость оборудования, уменьшить сумму налога на имущество, оптимизировать бухгалтерский учет. Оборудование по окончании срока договора финансовой аренды поступает в собственность предприятия по минимальной остаточной стоимости, хотя его рыночная цена еще достаточно высока. Предприятие получает прибыль и от эксплуатации техники, и — в случае возникновения соответствующих экономических предпосылок -от ее продажи по рыночной стоимости после окончания срока действия договора.
Все затраты, связанные с приобретением оборудования в финансовую аренду, относятся в полном объеме на себестоимость продукции. Это позволяет значительно снизить налогооблагаемую базу по налогу на прибыль и оставить значительные средства на этапе реализации проекта в пользовании предприятия для решения текущих производственных задач.
Наконец, в качестве залога выступает само оборудование, передаваемое в лизинг, что значительно упрощает процедуру получения финансирования.
Для предприятий, производящих НСМ, всегда особенно острой была проблема сохранения ликвидности. Кредит в этом отношении всегда причинял много хлопот, поскольку задолженность по заемным средствам учитывается на балансе компании как текущие краткосрочные обязательства. В случае привлечения средств лизинговой компании оборудование отражается на ее балансе, а у предприятия задолженность по лизинговому договору учитывается на забалансовом счете.
Скорейшая поставка и пуск оборудования в эксплуатацию при минимальном размере авансового платежа — в этом конечный смысл сотрудничества на условиях лизинга. Рассмотрим конкретный договор, подписанный компанией «Росдорлизинг» с лизингополучателем в Перми. Предметом лизинга является дробильная установка петербургского производства, изготавливаемая под заказ. Первый взнос лизинговая компания перечислила заводу в самом начале технологической цепи. Авансовый платеж лизингополучателя составил 21,5% от стоимости оборудования, что по сумме меньше размера предоплаты за оборудование со стороны лизинговой компании. В начале июля производственная линия была отгружена получателю. В настоящее время она успешно эксплуатируется и производит кубовидный щебень, пользующийся повышенным спросом. В случае прямой закупки заказчик должен был бы авансировать большую сумму и по факту отгрузки произвести окончательные расчеты по договору.
Выраженная сезонность производства НСМ и спроса на них сделала необходимой разработку специальных отраслевых лизинговых программ, учитывающих сезонную специфику финансирования лизингополучателей. Лизинговые компании располагают неплохим опытом проведения сделок с сезонными выплатами, и они составляют около 15% в текущем лизинговом портфеле.
Проводимое экспертами компании исследование рынка выявило, что в ряде областей сложились довольно высокие ставки среднегодового удорожания (это ключевой параметр лизинговой сделки) — от 12 до 15% в год. Мы, как лизинговая компания, работающая на федеральном уровне, не делаем различий между клиентами по территориальному признаку и всем предоставляем лизинговую услугу по ставкам, сложившимся в наиболее конкурентных регионах — Москве и Санкт-Петербурге. Среднегодовое удорожание предмета лизинга у лизинговых компаний составляет порядка 7,5—9%. В сочетании с гибким подходом в оценке финансового состояния и короткими сроками принятия решения о финансировании проекта мы создаем благоприятные условия для обновления основных фондов предприятий.
В горном деле предметом лизинга являются дорогостоящие технологические единицы, такие как дробильно-сортировочные комплексы, карьерные экскаваторы, самосвалы. При суммах поставок от 1 млн евро появляется возможность использовать финансовые возможности экспортных страховых агентств, таких как HERMES (Германия), EKN (Швеция), CESCE (Испания), Eximbank (США) и др. Наша компания имеет опыт использования в своих проектах данных источников финансирования, что позволяет по крупным проектам сделать условия лизинга еще более привлекательными.
Номенклатура нерудных строительных материалов и перспективы ее расширения
О.Е. ХАРО, Н.С. ЛЕВКОВА, Г.Р. БУТКЕВИЧ, кандидаты технических наук, ФГУП «ВНИПИИстромсырье» (Москва)
Объем производства нерудных строительных материалов (НСМ) в нашей стране, как и во всем мире, возрастает. В 2004 г. в России произведено 214 млн м3 нерудных строительных материалов. Происходит изменение соотношения между различными видами НСМ: доля щебня в общем объеме достигла 60%, сократились доли песка и гравия. Возросла потребность в щебне из прочных изверженных пород. Это перераспределяет нагрузку на минеральную базу.
Изменения структуры и требований к строительству, внедрение на отечественных предприятиях зарубежных технологий и оборудования потребовали от промышленности строительных материалов и стройиндустрии повышения технического уровня, расширения ассортимента и улучшения качества продукции. Строительные комплексы Москвы и Московской области, Северо-Западного региона и ряда других регионов развиваются быстрыми темпами в связи с поставленными задачами по формированию рынка доступного жилья. К 2007 г. предполагается увеличить объем жилищного строительства не менее чем на 1/3 по отношению к уровню 2004 г. Происходят изменения в структуре жилищного строительства: сборно-монолитные и монолитные высотные дома вытесняют сборные крупнопанельные. Одним из основных строительных материалов в этих технологиях строительства является бетон и железобетон, 2/3 объема которых составляют НСМ.
Износ активной части основных фондов подотрасли НСМ достиг 80%. Применяемые технологии производства морально устарели. В то же время требования современного строительства к качеству НСМ постоянно растут. Если ранее заводы ЖБИ использовали в качестве крупных заполнителей в основном щебень из гравия и карбонатных пород, то для монолитного высотного строительства требуются бетоны марок от В45 до В80, для которых нужен высокопрочный щебень из изверженных горных пород. Меняются требования к ассортименту продукции.
Опрос потребителей строительного комплекса Москвы показал, что основные претензии к щебню сводятся к нарушению требований ГОСТов по зерновому составу. В наиболее востребованной смеси щебня фракции 5—20 мм преобладает фракция св. 10 до 20 мм (80% и более), хотя для бетона ее оптимальное содержание составляет 60—70 мас. %. Производители, выполняющие заказы железнодорожников, столкнулись с требованиями нового ГОСТ 7392—2002 «Щебень из плотных горных пород для балластного слоя железнодорожного пути. Технические условия», который узаконил только фракцию 25—60 мм, исключив смесь фракций 5—25 мм, которая ранее использовалась для балластировки станционных и подъездных путей. Эта нестандартная со значительным закрупнением смесь фракций поступает к бетонщикам. Только некоторые нерудные предприятия, стремящиеся не допустить закрупнения заполнителей, отсеивают фракцию 20—25 мм, предлагая ее как товарную, или передрабливают, что приводит к удорожанию продукции и потерям минерального сырья.
Появление на строительном рынке компаний, использующих зарубежные технологии, и необходимость повышения марки бетона определяют спрос на фракционированные материалы, в том числе на поставки узких фракций щебня. Наибольшую заинтересованность в получении узких фракций проявляют дорожники. Принято Изменение № 3 к ГОСТ 8267—93 на щебень и гравий из плотных горных пород, которым предусмотрено введение в число основных фракций св. 10 до 15 мм и св. 15 до 20 мм, а также исключение фракции св. 5 до 15 мм.
Бетонщики заказывают фракции св. 5 до 10 мм и св. 10 до 20 мм. Типовые заводы ЖБИ из-за недостатка площадей не могут раздельно складировать несколько фракций крупного и мелкого заполнителя, хотя новое высотное строительство будет ориентировано на потребление НСМ именно в виде отдельных фракций или специально приготовленных смесей фракций.
На зарубежных предприятиях производится значительное количество узких фракций НСМ (см. таблицу). Новый европейский стандарт EN 12620 «Заполнители для обычного и мелкозернистого бетона» согласован 20 странами — членами CEN (Европейский комитет по стандартизации). Этому стандарту должен быть придан статус национального стандарта во всех странах — членах ЕС.
Номенклатура НСМ, выпускаемых в развитых странах
Карьер, страна |
Полезное ископаемое |
Фракции продукции, мм |
Хадерах Грейвл-Вокс, Германия | ПГС | Песок 0-1,0-2, гравий 2-6,2-8, 6-16, 16-32, немытый 32-63 |
Хелксенкс, Германия | ПГС | Песок 0-2, гравий 2-4, 4-8, 8-16, 16-32, щебень 0-2, 2-5, 5-8, 8-11, 11-16, 16-32, смеси 0-8, 8-16, 0-32 |
Кильверк-Верст, Германия | ПГС | Песок 0-1,0-2, гравий 2-4, 4-8, 8-16, 16-32 |
Гран-Паруа, Франция | ПГС | Песок 0-2, 0-4, гравий 5-20, 10-20, 4-10, 4-14, 20-40, щебень 4-8, 8-12, 4-12, 5-12, 10-20, 5-20, 0-30 |
Карьер в районе Будапешта, Венгрия | Скальная порода | 0-2, 0-5, 2-5, 5-8, 5-12, 8-12, 12-16, 12-20, 16-20 |
Карьер Гордон, Франция | Скальная порода | 0-3, 2-4, 4-6, 6-20, 0-14, др. группа 0-6, 0-3, 0-4, 2-4, 4-6, 6-14, 10-20, 20-40 |
Манматик, Франция | Изверженная порода | 25-50, 20-32, 14-20, 10-14, 7-10, 4-7, 2-4, 2-7, 0-2, 0-4 и смеси |
Милью, Франция | Изверженная порода | 40-56, 32-40, 20-40, 20-32, 14-20, 10-14, 7-10, 4-7, 2-4, 0-2 |
Юниес, Франция | Порфир прочностью до 400 МПа | 0-2, 2-4, 4-7, 6-10, 7-10, 7-14, 7-20, 10-14, 14-20, 20-32, 32-40, 40-56, более 56 |
Размер заполнителей, как и в отечественных ГОСТах, обозначается диаметром ячейки нижнего (d) и верхнего (D) сит. Согласно стандарту к крупным заполнителям относятся зерна с размерами D больше или равными 4 мм и d больше или равными 2 мм, а к мелкому заполнителю — зерна с размерами D меньше или равными 4 мм. Следовательно, щебень (гравий) может иметь нижний размер от 2 или 4 мм, а песок — верхний предел 4 мм. Кроме того, вводится понятие естественного заполнителя от 0 до 8 мм. Фактически это песчано-гравийная или песчано-щебеночная смесь.
В EN 12620 даны три набора размеров сит: основной, первый и второй. При этом основной набор может сочетаться с первым или вторым набором сит по отдельности. Комбинация сит первого и второго наборов не разрешается. При выборе двух сит следует учитывать, что размеры заполнителей должны иметь D/d не менее 1,4.
В основной набор входит пять узких фракций: 2—4; 4—8; 8—16; 16—31,5(32); 31,5(32)—63 мм. Первый набор, включающий дополнительно сита с размерами 5,6; 11,2; 22,4(22) и 45 мм, дополняет основной набор пятью фракциями. Второй набор, включающий сита с размерами отверстий 6,3(6); 10; 12,5(12); 14; 20; 40 мм, дополняет основной набор еще четырнадцатью фракциями.
В отечественном ГОСТе пока даны шесть основных фракций. По согласованию с потребителем изготовитель может выпустить еще две фракции.
Зарубежные производители, эксплуатирующие месторождения песчано-гравийных и скальных пород, предлагают набор узких фракций крупных и мелких заполнителей, в том числе из отсевов дробления, а также готовые смеси. Некоторые примеры приведены в таблице. Фракции НСМ, выпускаемые зарубежными производителями, могут иметь иные размеры, чем в стандарте EN 12620, так как производители ориентированы также на национальные стандарты.
Передовые предприятия России, выпускающие щебень из изверженных пород, производят пять-шесть узких фракций: св. 3 до 10; св. 5 до 10; св. 10 до 20; св. 20 до 40; св. 40 до 70; св. 25 до 60 мм и обязательно смесь фракций св. 5 до 20 мм; из отсевов дробления выделяются фракции 2—5 и 0,63—2 мм (ОАО «Гранит — Кузнечное», ЗАО «Ленстройкомплектация», ОАО «Орское карьероуправление» и др.). По количеству выпускаемых фракций Россия значительно отстает от европейских стран. Поэтому в связи с увеличением объемов высотного и уникального домостроения ассортимент этой продукции должен расшириться.
Одним из важных показателей качества щебня является форма зерен, которая регламентируется во всех стандартах на заполнители. В стандарте EN 12620 показатель содержания зерен пластинчатой и игловатой форм характеризуется шестью категориями (FL).
Потребитель может выбрать любой заполнитель из шести категорий в зависимости от области применения. Фактически это те же группы, которые даны в отечественном стандарте. В отличие от европейцев по просьбе дорожников в ГОСТ 8267—93 введена новая 1-я группа щебня с допустимым содержанием зерен пластинчатой и игловатой форм до 10% включительно и нет группы с любым содержанием таких зерен.
Многочисленные испытания, проведенные институтом ВНИПИИстромсырье, доказали, что для бетонов невысоких марок, широко используемых в жилищном строительстве, допускается содержание пластинчатых и игловатых зерен до 35%. Следует иметь в виду, что при производстве так называемого кубовидного щебня его стоимость возрастает на 10—20%, а объем отсевов дробления — в 1,5—2 раза. Однако для высокопрочного бетона требуется щебень 2-й и 3-й групп, что связано с уменьшением удельной поверхности щебня и, следовательно, со снижением расхода цемента на обволакивание таких зерен.
В настоящее время стремительно растет спрос на узкофракционированные пески в связи с повышением требований к качеству продукции при производстве ряда строительных материалов и некоторых видов строительных работ. Предприятия Европы выпускают различные фракции песка: 0,063—0,25; 0,25—0,5; 0,5—2; 0,2-2; 0-1; 0-2; 0-4; 2-4; 0-3 мм. В ГОСТ 8736-93 сохранилось только определение фракционированного песка как песка, разделенного на две или более фракции с использованием специального оборудования, хотя до 1985 г. требования к таким пескам присутствовали в ГОСТах, но тогда на них отсутствовал спрос.
Маркетинговые исследования ВНИПИИстром-сырье показали, что в наибольшей степени фракционированные пески будут востребованы при производстве сухих строительных смесей (ССС), бетонов и растворов, кровельных материалов, цементно-песчаной черепицы, фильтрующих материалов, при реставрационных работах, в дорожном строительстве. При этом устойчивый спрос найдут узкофракционированные пески или их смеси в заданном соотношении, сухие и упакованные. Цена таких песков возрастает в несколько раз, однако они обеспечивают высокое и стабильное качество продукции. Наибольший интерес к фракционированным пескам проявляют производители ССС, которые вынуждены зачастую самостоятельно производить рассев и сушку поставляемых песков, приобретая крупные и мелкие пески. Несмотря на очевидную целесообразность применения в бетонах и растворах фракционированных песков, обеспечивающих большую плотность, прочность и водонепроницаемость бетонов, а также экономию цемента, такие материалы могут быть применены только в высокопрочном бетоне высотного монолитного строительства. Особенно это актуально для мелкозернистых (песчаных) бетонов, которые могут быть столь же долговечны, как и бетоны с крупным заполнителем. Песчаные бетоны более экономичны, особенно в районах, где отсутствуют месторождения прочных пород. Фракционированные пески обеспечивают постоянство зернового состава и соблюдение рецептуры, чем определяется надежность конструкций и изделий. Следует учитывать, что освоение новых технологий, часто закупаемых за рубежом, приводит к повышению спроса на фракционированные пески.
Сегодня производители песков, а также предприятия, выпускающие щебень (гравий) и соответственно имеющие большие объемы отсевов дробления, могут значительно расширить ассортимент выпускаемой продукции за счет поставок фракционированных песков. Такие предприятия, как ЗАО «Мансуровское карьероуправление», уже выпускают более шести фракций и могут выполнить любой заказ потребителей. Для верхнего слоя асфальтобетонных покрытий требуется фракция 2,5-5 мм, которую производят из отсевов дробления изверженных пород многие предприятия. Для производства посыпок для рулонных кровельных материалов уже выпускается фракция 0,63-1,25 мм из отсевов дробления. Эти примеры свидетельствуют о возможностях предприятий эффективно и комплексно использовать минеральное сырье. Расширение выпуска фракционированных песков тормозит отсутствие нормативной документации, необходимой для реализации продукции и поиска потребителей.
Отсутствие единого нормативного документа на фракционированные пески объясняется многообразием требований различных потребителей к их минералого-петрографическому, химическому, гранулометрическому составам и физико-механическим свойствам. ВНИПИИстромсырье разработал общие технические условия на пески фракционированные из отсевов дробления изверженных и карбонатных пород, в которых приводятся стандартные размеры отдельных фракций (2,5-5; 1,25-2,5; 0,63-1,25; 0,315-0,63; 0,16-0,315 мм) и требования к зерновому составу различных производств, а также перечень потенциальных потребителей. В ТУ выделена пылевидная составляющая 0-0,16 мм, которая может быть использована в качестве крупного наполнителя. В зависимости от указанных свойств природных песков или песков из отсевов дробления конкретные предприятия-производители могут позиционировать свою продукцию на рынке.
Расширение номенклатуры НСМ на отечественных предприятиях, построенных десятки лет назад, а это большинство действующих предприятий страны, ориентированных на выпуск одной-двух фракций щебня, гравия или песка, требует серьезных изменений, реконструкции всего перерабатывающего комплекса. Наиболее перспективными следует признать так называемые гибкие схемы, которые позволяют при возникновении потребности в новых фракциях НСМ быстро, с небольшими затратами времени и труда организовать выпуск новой продукции. Основные решения в этом случае могут свестись к установке на грохотах сит с иным размером отверстий или установке дополнительного сита на многоярусном грохоте. Использование подобных схем позволяет производителю заявлять о выпуске в 2-3 раза большего количества видов продукции. Количество выпускаемых фракций щебня, гравия и песка на многих предприятиях в развитых странах превышает 8-10 наименований, а нередко вместе со смесями достигает десятков.
В результате расширения ассортимента продукции на действующем предприятии возникает новая проблема — необходимость складирования большего числа произведенных видов продукции. Получили распространение схемы, в которых продукция укладывается в бункеры сравнительно небольшой емкости или реже в силосы. Имеются решения, предусматривающие размещение какой-то части продукции или полуфабриката в штабелях или конусах. Производство смесей фракций щебня или песка, состав которых строго ограничивает соотношение между его составляющими, потребовало создания точных дозирующих устройств с программным обеспечением. Чтобы расширить номенклатуру выпускаемой продукции в условиях действующих карьеров, приходится расширять промплощадку, что оказывается возможным далеко не на всех предприятиях.
Технологические линии перерабатывающего комплекса предусматривают возможность возврата определенных видов продукции из бункеров для повторной переработки с целью получения из них других фракций, которые в данный момент востребованы.
В настоящее время в отечественной промышленности НСМ сформировалась тенденция создания предприятий средней производительности на основе разборных типовых элементов дробильных и сортировочных агрегатов. Такие технологические линии рассчитаны на выпуск трех и более фракций продукции и могут легко переоборудоваться, чтобы удовлетворить спрос на НСМ различных фракций.
Лучшее решение комплексной огнезащиты воздуховодов – система «ET-Vent»
Каждый год в техногенных катастрофах гибнут сотни тысяч человек. Статистика отмечает, что наибольшее число жертв приносит огненная стихия. Во время пожара счет идет на минуты и цена этим минутам, как правило, — человеческая жизнь.
Повышение пределов огнестойкости строительных конструкций является одним из важнейших вопросов. Его необходимо решать еще на стадии проектирования. Ведущие эксперты в данной области сходятся во мнении, что нашу безопасность в недалеком будущем будут обеспечивать системные решения на основе волокнистых экологически чистых базальтовых материалов.
Специалисты компании «ТИЗОЛ» разработали уникальные комбинированные огнезащитные покрытия, не имеющие аналогов на российском рынке.
ОАО «ТИЗОЛ» занимает лидирующие позиции в России по проектированию и производству современных огнезащитных систем и материалов на основе базальтовых супертонких волокон. В настоящее время на предприятии ведутся разработки комбинированных покрытий с целью обеспечения огнестойкости несущих металлических конструкций колонн и балок с планируемым пределом огнестойкости более 90 мин. Одна из последних — система комплексной огнезащиты «ET-Vent» (ЕВРО-ТИЗОЛ) (рис. 1), предназначенная для повышения предела огнестойкости воздуховодов и тонкостенных металлических конструкций до Е1=60 мин (сертификат пожарной безопасности № ССПБ. RU. ОП019. В01169). Система разрабатывалась по заказу Федерального агентства по атомной энергии (Росатом).
Рис. 1. Система «ET-Vent». Схема комплексной огнезащиты воздуховодов
В состав огнезащитного комбинированного покрытия «ET-Vent» входят: — материал базальтовый огнезащитный рулонный МБОР-5Ф (ТУ 5769003-48588528-00) — холст из базальтовых супертонких волокон, прошитый вязально-прошивным способом и облицованный с одной стороны алюминиевой фольгой; — термостойкий высокоадгезионный состав «Триумф», который представляет собой композицию неорганических связующих и минеральных наполнителей.
Общая толщина покрытия 5—6 мм.
Все материалы, используемые в процессе монтажа огнезащитной системы «ET-Vent», являются экологически безопасными и нетоксичными, а значит, не вредят здоровью человека.
Специалисты ОАО «ТИЗОЛ» учли все сложные моменты монтажа и эксплуатации комбинированного покрытия. Монтаж огнезащитной системы «ЕТ-Vent» максимально прост в силу небольшого количества ее компонентов и не требует никакого дополнительного оборудования.
Основные этапы монтажа огнезащитной комбинированной системы «ET-Vent»: подготовка воздуховода (рис. 2); раскрой материала (рис. 3); нанесение мастики (рис. 4); наклейка МБОР-5Ф фольгой наружу по влажному слою мастики (рис. 5); выравнивание наклеенного материала строительным валиком (рис. 6). При необходимости швы могут быть проклеены алюминиевым скотчем (рис. 7). Полное время высыхания мастики — 24 часа.
Преимущества комбинированного покрытия «ET-Vent» (рис. 8) обусловлены уникальностью основного материала системы — супертонкого базальтового волокна БСТВ, а также простотой системных решений.
Комбинированное огнезащитное покрытие «ET-Vent» обладает рядом достоинств:
- простотой и технологичностью монтажа;
- отличными адгезионными свойствами;
- сроком эксплуатации системы «ET-Vent», который равен сроку эксплуатации воздуховода;
- обеспечением дополнительной звуко- и теплоизоляции;
- высокой виброустойчивостью;
- минимальной дополнительной нагрузкой на несущие конструкции;
- возможностью проведения влажной уборки и применения в помещениях с повышенным уровнем влажности.
Реализация комбинированного огнезащитного покрытия началась недавно, но уже сейчас имеется ряд крупных объектов, на которых огнезащита воздуховодов выполнена системой «ET-Vent»: ледовый дворец игровых видов спорта, аквапарк, новый международный терминал аэропорта Кольцово в Екатеринбурге; объекты Росатома. Система с успехом применяется в различных регионах России.
Уникальность огнезащитного покрытия «ET-Vent» отмечена дипломом и золотой медалью IV Международной выставки «Пожарная безопасность XXI века» в Москве.
Технологии сухих строительных смесей
У. ДИЛГЕР, директор компании «M-tec mathis technik GmbH» (Германия)
С середины 50-х годов ХХ в. в технологии отделочных работ все чаще применяются смесительные насосные машины для приготовления штукатурных составов непосредственно на строительной площадке. При этом количество компонентов измерялось приблизительно, что часто приводило к проблемам с качеством. После появления готовых сухих смесей строители очень быстро оценили ихпреимущества. Сухие смеси, произведенные промышленным способом на заводе, имеют высокий уровень надежности и проверенное качество, вследствие чего происходит постепенное вытеснение смесей, приготовленных на стройке.
Механизированное нанесение
Переработка сухих смесей вручную или с применением мешалок и насосов, предназначенных только для смешивания материалов на стройке, не позволяла полностью использовать весь потенциал качества и эффективности сухих смесей. Изобретение и появление на рынке в середине 60-х годов машины, которая точно дозировала необходимое для сухой смеси количество воды и перемешивала ее, а также подавала насосом перемешанный продукт нужной консистенции на стену, является началом механической переработки сухих смесей.
Задолго до того как были разработаны сухие строительные смеси, в Европе с успехом применялись вяжущие композиции, состоящие из цемента, извести и добавок, которые можно назвать предшественниками сухих строительных смесей. К этим составам на стройплощадке примешивали влажный песок. Полученный материал использовался как кладочный строительный раствор и штукатурка, для нанесения которых можно было использовать даже машины. Тогда для механизированного нанесения материалов на стройплощадке появилась машина CO-MIX, которая точно дозирует и смешивает необходимое количество вяжущего и влажного песка и насосом подает к месту нанесения (рис. 1).
Рис. 1. Машина CO-MIX позволяет точно дозировать и смешивать необходимое количество вяжущего и влажного песка и подавать смесь к месту нанесения
Оборудование для производства сухих смесей
Проектирование и строительство технологической линии для производства сухих смесей должно производиться с особой тщательностью, так как ошибки можно исправить только со значительными финансовыми затратами. Приобретения отдельных видов машин недостаточно: оборудование должно быть изначально предназначено для производства качественной продукции.
При проектировании завода большое внимание необходимо обращать на пригодность установки для дальнейшего расширения и модернизации производства. Оборудование должно гарантировать высокую степень надежности, так как простои обходятся дорого.
Низкий уровень износа и, как следствие, низкие затраты на ремонт, так же как и невысокий расход электроэнергии, снижают производственные затраты.
Обычно завод по производству сухих строительных смесей состоит из трех основных узлов:
- установка для хранения и дозирования исходных материалов;
- смесительная установка;
- упаковочная установка (упаковочная машина и укладчик мешков на палеты или бестарная погрузка).
Наиболее оптимальными конструкциями заводов средней и высокой производительности являются конструкции башенного типа (рис. 2). Башенная конструкция обеспечивает оптимальное продвижение материала сверху вниз, причем сырье подается наверх только один раз и под действием гравитации проходит технологический цикл. При этом значительно сокращаются износ оборудования и энергозатраты на транспортирование материалов по технологической цепочке.
Рис. 2. Завод башенного типа высокой производительности
Обычно изначально производственная установка монтируется с малым количеством силосов, а после увеличения производства (расширения ассортимента продукции) может дополняться ими.
Дозирование, взвешивание и смешивание образуют единую систему и регулируются автоматически. Элементы системы должны работать согласованно, несмотря на различные условия окружающей среды — жару, холод, вибрацию, пыль и др.
Транспортные системы и перерабатывающая техника для сухих строительных смесей
Первые сухие строительные смеси упаковывались исключительно в мешки и транспортировались в таком виде к строительной площадке для дальнейшей переработки.
Этот процесс требовал значительных расходов, трудовых затрат и к тому же загрязнял окружающую среду из-за использования и утилизации бумажных мешков. Следствием этого стало развитие транспортных и подающих систем, которые позволяли отказаться от использования мешков. Около 35 лет назад была разработана конструкция специальных силосов для сухих строительных смесей, в которых они транспортируются на строительные площадки (рис. 3).
Рис. 3. Специальный силос для сухих строительных смесей можно транспортировать автомобилем к месту строительства
Транспортные силосы хорошо защищают сухие смеси от влаги, исключают проблему растаривания и утилизации упаковочных мешков. Конструкция позволяет не только перевозить их к строительной площадке заполненными, но и заполнять пневматически под давлением 1—2 атм непосредственно на стройке при помощи цементовоза. Также бывают силосы, конструкция которых рассчитана только на атмосферное давление, но их нельзя использовать на строительном объекте. Таким образом, выбор вида силосов для ССС зависит от того, какая система применяется для последующей переработки сухих строительных смесей.
Раствор на строительной площадке необходимо подавать к месту использования на разные этажи здания. Рациональным методом транспортировки является пневматическая подача, при которой раствор непрерывно и без расслаивания подается по шлангу-пневморукаву к штукатурной машине или к месту нанесения вручную.
Эффективность использования сухих строительных смесей при транспортировании современным способом
Выполнение работ вручную включает транспортировку песка и вяжущих веществ на место строительства, перемешивание и выполнение строительных работ без применения машин. Дневная производительность одного рабочего в этом случае составляет 10 м2, которую примем за 100%.
При частичной модернизации транспортировка приготовленной на заводе смеси в мешках к месту строительства, перемешивание смеси с водой вручную и нанесение раствора нужной консистенции вручную увеличивает производительность до 200% (дневная производительность 1 рабочего — 20 м2).
Следующий шаг на пути повышения производительности — изобретение штукатурной машины (рис. 4). Материал транспортируется на место строительства в мешках, автоматически перемешивается с водой и наносится на стену при помощи разбрызгивателя. Это увеличило производительность до 400%, что соответствует производительности 40 м2 на одного рабочего.
Рис. 4. Современная штукатурная машина DUO-MIX PLUS может готовить раствор из смесей, упакованных в мешки или доставленных на стройку в силосах
Транспортировка сухих строительных смесей в силосах позволяет поднять производительность до 600% (60 м2 на 1 рабочего).
Значительная экономия времени за счет использования современной машины влечет за собой экономию расходов на 25%. При расчете экономии расходов учтена только экономия непосредственных издержек, таких как зарплата штукатуров, и не учтена экономия за счет более быстрого завершения строительства здания и ввод его в эксплуатацию.
Таким образом, высокотехнологические установки по выпуску сухих строительных смесей, современные системы транспортирования их на строительные объекты и оборудование для нанесения растворов из готовых сухих смесей позволяют обеспечить высокое качество строительства.
Компания «M-tec» — известный в странах Западной Европы разработчик и производитель оборудования для производства, транспортирования и переработки сухих строительных смесей предложит рациональные решения в вопросах проектирования и строительства заводов ССС, поставит высокопроизводительные штукатурные машины и транспортные силосы.
Составы для устройства конструктивных слоев монолитных полов и межкомнатных перегородок
В.А. БЕРЕГОВОЙ, канд. техн. наук, А.П. ПРОШИН, д-р техн. наук, В.С. ЯКИМКИН, Е.Н. САКСОНОВА, А.М. БЕРЕГОВОЙ, канд. техн. наук, С.В. ИНОЗЕМЦЕВ, Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Производство большинства минеральных смесей для изготовления самовыравнивающихся наливных полов основано на использовании в составе твердеющей части материала портландцементного вяжущего, модифицированного пластифицирующими и водоудерживающими веществами, а также полимерными добавками, увеличивающими адгезию раствора к материалу основания. Снижение усадочных деформаций и повышение трещиностойкости цементных покрытий большой площади обеспечивается введением в состав смеси расширяющихся добавок или использованием в качестве вяжущего быстротвердеющих алюминатных цементов. Однако высокая стоимость глиноземистого и высокоглиноземистого цементов снижает технико-экономическую эффективность применения алюми-натных вяжущих в производстве строительных материалов.
Анализ литературных данных [1], рекламной информации фирм-про-изводителей, а также выполненных нами экспериментальных исследований позволил установить основные требования для малотеплопроводных полов наливного типа укладки:
Плотность, г/см3 ………….1,2—1,4
Прочность, МПа …………..7,5-10
Теплопроводность, Вт/(моС) ……0,3
Адгезия, МПа …………………1
Усадка, мм/м, не более………..0,5
Прочность после 12 ч твердения, МПа, не менее ……….3
Коэффициент водостойкости, не менее……….0,5
Растекаемость (по Суттарду), мм, не менее…….250
Уменьшение величины средней плотности разрабатываемых композиций ниже значений, указанных выше, было достигнуто:
- использованием пенообразующих А-ПАВ для дополнительного воздухововлечения;
- введением пористых растительных заполнителей из целлюлозосодержащих отходов, образующихся при заготовке древесины или воздухововлекающих добавок.
В средней полосе России при заготовке древесины для производства фанеры, шпона, ДСП, ДВП остается значительное количество отходов лиственных пород дерева (береза, осина, липа). Для производства растворов и бетонов на пористых растительных заполнителях могут быть использованы отходы, получаемые непосредственно в местах заготовки древесины — хворост, сучья, опилки, срезки, горбыли от раскряжевки, которые в настоящее время обычно сжигаются на лесосеке.
Уменьшение негативного влияния водорастворимых компонентов и влажностных деформаций древесного заполнителя на механические свойства цементных композиций (арболитобетонов) обычно достигается методом минерализации поверхности заполнителя растворами на основе Na2SiO3, CaCl2, K2SiO3, Ca(OH)2. Наряду с положительным влиянием химических добавок на свойства арболитобетонов их введение в растворную часть повышает вероятность возникновения опасных усадочных деформаций, появления выцветов на поверхности материала, вызывает рост сорбционного увлажнения.
На кафедре «Строительные материалы» Пензенского ГУАС проведены исследования для выяснения целесообразности использования кремнеземистых горных пород регионов Среднего Поволжья, а также отходов лесопиления для изготовления составов с улучшенными технико-экономическими показателями. Эти составы на местных минеральных и целлюлозосодержащих компонентах предназначены для изготовления конструкций:
- наливных полов с повышенными теплозащитными качествами;
- стен домов усадебного типа или многоэтажных зданий с несущим каркасом.
Растворную часть исследуемых композиций изготовляли путем смешивания гипсоцементно-пуц-цоланового вяжущего (ГЦПВ) с пластифицирующими, водоудерживающими и корректирующими добавками-замедлителями. Пуц-цолановой добавкой в ГЦПВ являлся диатомит или опока из месторождений Пензенской области. По данным опубликованных исследований [2], основными структурообразующими минералами, возникающими в процессе твердения таких вяжущих, являются моносульфатная форма гидросульфоалюмината кальция 3CaOAl2O2CaSO412H2O, гидрогранаты 3CaO Al2O2 nSiO2 mH2O, гидросиликатоалюминаты кальция 3CaOAl2O2CaSiO312H2O.
Использование малоусадочного смешанного вяжущего позволило повысить трещиностойкость покрытий наливного пола и прочность легкого бетона на целлюлозосодержащем заполнителе (арболит). Как показали проведенные исследования, введение в состав арболитовых композиций водоразбавляемых смол фенолоформальдегидной группы в сочетании с активацией поверхности наполнителя значительно повышает степень адгезионного взаимодействия поверхности древесного заполнителя и растворной части.
Теплоизоляционный слой конструкции пола изготовляли из нефракционированных древесных опилок размерами от 0,14 до 3,5 мм. Поверхность целлюлозосодержащего заполнителя предварительно обрабатывали водоразбавляемой смолой для защиты от загнивания и повышения растекаемости композиций. Влияние рецептурных параметров и степени наполнения растворной части легким заполнителем на прочность и среднюю плотность композиций приведено на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Зависимость прочности при сжатии материалов от состава (по таблице) и времени твердения
Рис. 2. Соотношение между величинами средней плотности (г/см3) и прочностью (МПа) разработанных составов. Составы содержат пористый растительный заполнитель, %, от массы ГЦПВ: 1 — контрольный состав без добавления растительного заполнителя; 2 — 15; 3 — 30; 4 -45; 5 — 15 с добавлением 0,12% воздухововлекающего ПАВ (СДБ); 6 — 15 с добавлением 0,12 % пенообразующего А-ПАВ
После проведения статистической обработки и анализа полученных экспериментальных данных зависимость набора прочности разработанных составов от времени твердения можно выразить функцией вида Rсж(t) = Rсжmax ·(1-e— k·t).
Составы для изготовления конструкционно-теплоизоляционных материалов с использованием местных минеральных ресурсов приведены в таблице.
Проведенное ранее авторами исследование свойств арболито- и пенобетонов [3] и данные, полученные в этой работе, позволили установить зависимость прочности при сжатии поризованных композиций на ГЦПВ с добавлением целлюлозосодержащего заполнителя от относительной плотности материала d в виде функции
Rcж(d) = 1/(1-0,7 d1,2),
где 0,3≤ d≤ 1,3.
Определение влияния состава на водостойкость исследуемых материалов проводили путем водной экспозиции контрольных образцов в течение 2 ч с последующим сравнением прочности по отношению к сухому образцу. Обработка экспериментальных данных показала, что коэффициент водостойкости материала равен 0,48—0,53 и превышает водостойкость аналогичных композиций на гипсовом вяжущем (0,2—0,35). С целью снижения себестоимости и повышения стойкости материала против воздействия истирающих нагрузок была исследована возможность наполнения вяжущего кварцевым песком. Установлено, что увеличение содержания кварцевого заполнителя от 0 до 60% повысило показатели составов по прочности при сжатии на 20—25% (рис. 3), а по средней плотности — на 40—45%.
Рис. 3. Влияние содержания кварцевого песка на прочность (1) и среднюю плотность растворной части (2)
По совокупности эксплуатационных свойств составы ГЦПВ, разработанные на местных компонентах, могут быть использованы:
- для изготовления межкомнатных перегородок и внутренних конструкционно-теплоизоляционных слоев несущих конструкций домов усадебного типа, эксплуатируемых в сухих воздушно-влажностных условиях (рекомендуются составы с целлюлозосодержащими отходами и воздухововлекающим ПАВ (составы № 5, 6, рис. 2);
- для изготовления межкомнатных перегородок и внутренних слоев несущих конструкций домов усадебного типа, эксплуатируемых в нормальных условиях с возможным кратковременным увлажнением — составы с кварцевым мелким заполнителем без воздухововлекающего ПАВ (характеристика состава на рис. 3);
- для устройства наливных быстротвердеющих полов под паркет или под покрытие рулонными материалами — составы ГЦПВ с корректирующими добавками (таблица, состав № 1). Основные свойства данного состава соответствуют вышеприведенным требованиям.
№ |
Состав (содержание пористого растительного заполнителя, % от массы ГЦПВ) |
Показатели свойств |
|
Прочность при сжатии, МПа/вид аппроксимирующей функции |
Средняя плотность, г/см3 |
||
1 |
Без заполнителя (контрольный) |
21/Rсж(t) = 21· (1-е-0,434· t) |
1,3 |
2 |
70 |
6,1/Rсж(t) = 6,1· (1-е-0,283· t) |
1,185 |
3 |
15 |
3,6/Rсж(0) = 3,7· (1-е-0,3·t) |
0,9 |
4 |
100 |
3,2/Rсж(1) = 3,2·(1-е-0,275·t) |
1 |
Важнейшие физико-механические свойства разработанных пористых составов для изготовления стеновых конструкций или нижнего (малотеплопроводного) слоя пола:
Плотность, г/см3 ……………..0,8
Прочность, МПа……………..2-3
Сорбционное увлажнение не более, % ………..12
Теплопроводность, Вт/(м оС) …..0,18
Адгезия, МПа………………..0,5
Усадка, мм/м ………………..0,7
Применять пористые составы в строительных конструкциях следует в соответствии с рекомендациями, приведенными в статье.
Список литературы
- Наназашвили И.Х.Строительные материалы, изделия и конструкции: Справочник. М.: Высш. шк., 1990. 495 с.
- Волженский А.В. Минеральные вяжущие вещества. М., 1986. 464 с.
- Прошин А.П. Пенобетон. Состав, свойства, применение / Прошин А.П., Береговой В.А., Красно-щеков А.А., Береговой А.М. ПГУАС, 2003. 165 с.
Современные средства контроля качества в монолитном строительстве
П.В. ВВЕДЕНСКИЙ, канд. хим. наук, А.А. БЛИНОВ, инженер, НПП «Интерприбор» (Челябинск)
Постоянно возрастающие объемы монолитного строительства требуют особого внимания к качеству выполняемых работ на всех стадиях производства. Обеспечение организаций современными малогабаритными приборами для эффективного контроля качества в строительстве является главной целью работы научно-производственного предприятия «Интерприбор».
Большое значение в повышении качества монолитного бетона имеет оборудование, осуществляющее контроль и управление режимами тепловлажностной обработки. Для мониторинга этих процессов разработаны приборы Терем-3 и Терем-4.
Прибор Терем-3 предназначен для измерения и регистрации во времени информации, поступающей от восьми ХК-термопар и одного датчика влажности воздуха. Это малогабаритный прибор с автономным питанием, который позволяет пользователю задать интервал регистрации температуры и влажности (от 1 мин до 31 сут) и время между отсчетами (от 20 с до 18 ч) (см. рисунок). Вся полученная информация архивируется в энергонезависимой памяти, при необходимости ее можно перенести в компьютер.
Применение в качестве датчиков температуры термопар экономично и технологически удобно. Этим прибором можно контролировать в реальном времени тепловлажностный режим конструкции, оптимизировать затраты времени и энергетических ресурсов.
При возведении крупных объектов рекомендуется использовать прибор Терем-4, позволяющий одновременно измерять и регистрировать показания по 256 каналам, причем это могут быть не только каналы измерения температуры и влажности, но и давления, линейных перемещений, механических напряжений, теплового потока и др., что существенно расширяет область применения прибора и не ограничивается процессами электропрогрева бетона.
Терем-4 имеет модульную конструкцию при малых габаритах элементов. Он состоит из центрального регистрирующего блока и адаптеров, к которым непосредственно подключаются датчики. Каждый адаптер собирает информацию с группы от 4 до 16 датчиков заданного вида и передает на центральный блок по четырехпроводной линии связи. Это удобно, когда на объекте необходимо иметь несколько локальных зон контроля, расположенных на значительном удалении друг от друга.
Кроме регистрации тепловых процессов на базе прибора Терем-4 можно реализовать комплексы для:
- контроля развития напряжений, деформаций и трещин в строительных конструкциях (используя датчики линейных перемещений или тензодатчики);
- определения теплозащитных свойств конструкций (используя датчики теплового потока и температуры), а также другие измерительные комплексы.
Полностью автоматическое управление процессами термообработки бетона восьми объектов по индивидуальным режимам обеспечивает многоканальный регулятор РТМ-5. Прибор состоит из блока управления с термодатчиками, силового блока, блока связи с компьютером и компьютерной программы, позволяющей вести полный контроль и учет технологического процесса, в том числе журнал прогрева бетона. Режимы термообработки легко задаются пользователем индивидуально по каждому каналу в виде температурно-временных диаграмм, содержащих участки нагрева, стабилизации температуры и охлаждения. Информация на компьютер передается по двухпроводной линии связи или с помощью вспомогательного прибора Термотрансфер.
Для получения более полной картины процессов твердения бетона и приемки готовых конструкций рекомендуется использовать ультразвуковые приборы Пульсар-1.0…1.1, ударно-импульсные измерители прочности Оникс-2.5 и в особо ответственных случаях измерители прочности отрывом со скалыванием Оникс-ОС.
Ультразвуковые приборы Пульсар-1.0…1.1 предназначены для измерения времени и скорости распространения УЗ колебаний в твердых композиционных материалах (частота УЗ колебаний 60—100 кГц) при сквозном и поверхностном прозвучивании. Приборы позволяют определять прочность бетона (ГОСТ 17624-87) и кирпича (ГОСТ 24332-88), осуществлять поиск дефектов (трещин, пустот), оценивать несущую способность железобетонных конструкций. Прибор рассчитывает прочность, плотность и модуль упругости по предварительно установленным градуировочным зависимостям. Предусмотрен режим оценки глубины трещин (Пульсар-1.1), есть возможность визуализации принимаемого сигнала на экране осциллографа. К достоинствам ультразвукового метода следует отнести возможность контроля динамики набора бетонной конструкции прочности в процессе твердения (см. рисунок).
Нормативная база (ГОСТ 17624-87) позволяет использовать ультразвуковой метод для выходного контроля и при экспертизе строящихся и эксплуатируемых конструкций и сооружений. Для этих целей прибор Пульсар-1.0 сертифицирован с утверждением типа и внесен в Государственный реестр средств измерений под № 24690-03.
Приборы Оникс-2.5 предназначены для контроля прочности бетона неразрушающим ударно-импульсным методом (ГОСТ 22690—88) при технологическом контроле качества, обследовании зданий, сооружений и конструкций. Применимы для контроля прочности кирпича, ячеистого бетона, композиционных материалов, растворных швов, штукатурки и др. Диапазоны измеряемой прочности 1—30 или 5—100 МПа обеспечивают возможность контроля широкого спектра материалов.
Для повышения достоверности измерений в приборах реализован двухпараметрический метод измерения (ударный импульс + отскок), выполняется статистическая обработка результатов. Приборы имеют режим хранения и просмотра массива единичных результатов для дополнительной компьютерной обработки, графическую форму отображения результатов, дают возможность пользователю оперативно скорректировать имеющиеся градуировочные зависимости, ввести до 12 новых зависимостей и задать собственные названия материалов. В памяти регистрируются номер серии измерений, результаты, коэффициент вариации, вид материала, время и дата измерений. Диапазон измерения выбирается пользователем через меню.
Оникс-2.5 — самые легкие и компактные приборы, реализующие метод ударного импульса. Оригинальная конструкция датчика-склерометра дает возможность пользователю работать одной рукой и выполнять измерения в труднодоступных местах конструкций с высокой интенсивностью и точностью нанесения ударов. Современный материал корпуса датчика обеспечивает надежную и комфортную работу при низких температурах.
Прибор Оникс-ОС предназначен для определения прочности бетона методом отрыва со скалыванием и применяется в особо ответственных случаях при обследовании железобетонных конструкций и сооружений, а также для корректировки калибровочных коэффициентов приборов Оникс-2.5 и Пульсар-1.0…1.1.
В отличие от аналогов выполнен в виде облегченного портативного гидравлического пресса (масса 3,7 кг) с кольцевым креплением анкера в шпуре, исключающим проскальзывание, что позволило существенно улучшить метрологические и эксплуатационные характеристики.
Микропроцессорное устройство обеспечивает полный контроль процессов нагружения и измерения: индикацию рекомендуемой и фактической скоростей нагружения, прикладываемого усилия с фиксацией вырыва, вычисление прочности и регистрацию результатов с привязкой ко времени и дате. Предусмотрен выбор вида и возраста бетона, способа твердения и типоразмера анкера. Предельное усилие вырыва составляет 50 кН, диапазон по прочности 5—100 МПа, габаритные размеры пресса 300x162x80 мм, масса 3,6 кг.
Прибор внесен в Государственный реестр средств измерений под № 26356-04.
Спектр предлагаемых НПП «Интерприбор» средств автоматизации и контроля достаточно широк. Кроме упомянутых выше это измерители влажности строительных материалов, толщины защитного слоя, теплопроводности и др. В настоящее время разрабатывается прибор для определения глубины забивки свай. Другую информацию о приборах можно получить на сайте www.interpribor.ru или у специалистов предприятия.
Быстровозводимые здания на основе облегченных металлоконструкций Lindab
Международная промышленная группа «Lindab», основанная в 1959 г. в Швеции, является одним из лидеров в производстве конструкционных систем зданий, металлических профилей, водосточных и вентиляционных систем.
Строительная система Lindab производится с начала 60-х годов. В настоящее время группа «Lindab» — это:
- 125 представительств в 26 странах;
- производственные мощности в 18 странах;
- более 1000 дистрибьюторов в Европе, Восточной и Центральной части США.
Принцип работы группы «Lindab» — это высокая скорость выполнения заказов, гибкость в отношениях с клиентами и точность поставок. Начало 2004 г. было ознаменовано открытием представительства «Lindab PROFIL» в России.
Реальной альтернативой традиционным методам возведения индустриальных и малоэтажных зданий стало каркасное строительство на основе легких быстровозводимых строительных систем (ЛБС) и легких металлических конструкций (ЛМК). В настоящее время этот метод широко применяется в Америке, Европе, Скандинавии, Австралии, Юго-Восточной Азии и все большее распространение получает в России.
Стальные плюсы
Каркасное строительство позволяет в короткие сроки строить современные здания. Новый метод активно осваивают как в Москве и Подмосковье, так и в других регионах России. Каркасные сборные здания не требуют применения специальной техники для транспортирования, отличаются быстротой и простотой монтажа, малой массой в сравнении с отечественными сварными конструкциями.
Наиболее активно технология каркасного строительства применяется при возведении офисных и административных зданий, торгово-развлекательных и деловых центров, складских помещений и спортивных комплексов, производственных цехов и грузовых терминалов, жилых зданий, в том числе мансардных надстроек и коттеджных поселков.
Эффективные решения
Монтаж каркаса здания из металлоконструкций Lindab часто сравнивают с детским конструктором. Все детали каркаса изготавливаются с высокой точностью и собираются с помощью саморезов. Такая технология исключает мокрые процессы при строительстве, а значит, и сезонные ограничения на ведение работ.
Металлические конструкции Lindab использованы при реконструкции административного здания в центре Москвы с надстройкой четвертого мансардного этажа, а также спортивно-туристического комплекса, включающего около 300 типовых коттеджей и ряд административных зданий на горнолыжном курорте Сорочаны Московской обл.
В подмосковных городах Видное и Домодедово успешно ведется строительство таунхаусов с применением ЛМК в качестве стропильных кровельных систем и межэтажных перекрытий.
Применяются в России и другие виды продукции группы «Lindab» — высококачественная металлочерепица, водостоки; снегозадержатели и переходные мостики для крыш и др.
В настоящее время завершено строительство грузового терминала «Алан Карго» в «Шеризоне» (Москва) общей площадью 20 тыс. м2. Готовы к началу строительства еще два подобных объекта.
Сфера применения
Применение ЛМК особенно актуально при реконструкции старых зданий, где уже невозможно увеличение несущей способности фундамента. В этих случаях невозможно использование традиционных стеновых материалов (кирпича, железобетона) из-за большой массы материалов. В отличие от них металлоконструкции каркаса имеют небольшую массу и сочетаются с различными видами легких стеновых материалов (ячеистобетонными блоками, сэндвич-панелями и др.).
Масса 1 м2 несущего стального каркаса составляет 20—25 кг, а 1 м2 готового здания — в среднем 150 кг. Это позволяет снизить воздействие на фундамент (для быстровозводимых конструкций достаточно плитного фундамента, который одновременно является и полом первого этажа), а также расширяет возможности строительства на слабых грунтах. Такая технология строительства эффективна в сейсмоопасных зонах, условиях тесной городской застройки, на скалистой местности и др.
ЛМК существенно сокращают расходы не только на строительство, но и на эксплуатацию зданий. Современные защитно-декоративные составы и методы их нанесения на металлы обеспечивают конструкциям длительную сохранность и устойчивость к коррозии. Если в стеновой конструкции использован эффективный утеплитель, то это позволяет решить проблему энергосбережения и обеспечивает возможность применения системы даже в условиях Крайнего Севера.
ЛБС активно применяются при строительстве комплексов зданий различного назначения — промышленно-производственных, административно-офисных, складских и специальных, когда экономичность, надежность и практичность конструктивных элементов должны сочетаться с привлекательным дизайном. В этом случае преимущество заключается в значительно более коротких сроках возведения и меньших затратах на монтажно-строительные работы.
Подобные сооружения могут быть с плоской или скатной кровлей и занимать общую площадь до 150 тыс. м2. При этом ширина пролетов может быть свыше 50 м.
Цена и качество
Общей целью разработки системы строительства Lindab является значительное снижение затрат. Для сокращения издержек нужно уменьшить сроки строительства, что достигается при использовании элементов высокой степени заводской готовности.
В настоящее время, чтобы построить с помощью системы Lindab современный двухэтажный коттедж по индивидуальному проекту, требуется три месяца от заказа до сдачи объекта. При серийном производстве на строительную площадку поставляются укрупненные сборочные элементы дома. Здание при этом монтируется за несколько дней, а на возведение коттеджного поселка из ста домов уходит не больше года.
Проектные спецификации для ускорения процесса поступают на предприятие-изготовитель в электронном виде, и профили нарезаются строго по размерам, что позволяет обеспечить машиностроительную точность при возведении здания. Готовые элементы, тщательно упакованные и промаркированные, доставляются на стройку, где для их сборки требуется минимум времени и усилий.
Монтаж домов по новой технологии ведется с помощью самосверлящих шурупов-саморезов. Точность размеров внутренних стен, перегородок и потолков позволяет избежать трудоемких работ по их выравниванию. Производство панелей стен и перекрытий в заводских условиях находится под жестким контролем, поэтому обеспечивает высокое качество монтажа на стройке. При таком подходе потери материала снижаются до минимума.
Экономия достигается из-за отсутствия необходимости использования подъемных кранов и других грузоподъемных механизмов на всех этапах установки каркасов стен, крыши, перегородок. Причем этот фактор приобретает особое значение, если стройка находится в труднодоступной и удаленной местности.
Здания с применением ЛМК можно демонтировать и перевезти на другое место. ЛМК позволяют получить строения любой формы с неограниченными планировочными возможностями.
Новая технология совместима с любым типом фасадной отделки — кирпичом, вагонкой, профилированным листом, скрепленной системой теплоизоляции со штукатурным финишным слоем, вентилируемым фасадом и др.
Распространение опыта
Российский рынок быстровозводимых зданий постоянно пополняется новыми участниками, но объемы продаж компании продолжают расти, поскольку спрос на жилье и помещения коммерческого и общественного назначения очень велик.
Опыт строительства быстровозводимых зданий свидетельствует об их практичности и экологичности. В условиях скандинавского климата такие здания эксплуатируются около 40 лет. Их технологии постоянно развиваются и совершенствуются.
Многослойное декоративное стекло на основе гидрогеля кремнезема
А.С. БРЫКОВ, канд. хим. наук, Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)
Способность водных коллоидных растворов кремнезема образовывать твердые гели лежит в основе простого и доступного способа изготовления светопрозрачных декоративных изделий по технологии производства многослойного стекла.
В настоящее время определенной популярностью пользуются различные виды декоративного стекла, производимые по той или иной технологии и предназначенные для изготовления перегородок внутри помещений, столешниц, для остекления внутренних дверей и окон.
Один из распространенных способов получения таких изделий заключается в том, что между двумя листами обычного стекла помещают лист закаленного стекла. Образуемые в результате аккуратного разбивания закаленного стекла мелкие осколки создают эффект, который известен специалистам под названием «битый хрусталь». Несмотря на получаемые в результате высокие эстетические свойства, этот способ не лишен недостатков: требуется процесс закаливания стекла с соответствующим оборудованием; определенные трудности возникают при изготовлении гнутого стекла; как следствие, изделие получается достаточно дорогим.
Автор настоящей статьи предлагает простой и недорогой способ изготовления светопрозрачных декоративных изделий аналогичного типа по широко распространенной технологии производства многослойного стекла методом заливки. Способ заключается в изготовлении каркаса, состоящего из двух и более листов стекла, расположенных параллельно и отстоящих друг от друга на расстоянии 0,5 мм и более, заполнении промежутков между листами стекла специальной жидкой композицией на водной основе и ее отвердевании с образованием твердого прозрачного гидрогеля.
Основой композиции являются выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью стабилизированные монодисперсные водные золи кремнезема с размерами частиц SiO2 порядка 5—10 нм. В определенных областях значений рН (при введении добавок кислого типа и щелочей), а также в присутствии солей-электролитов золи теряют свою устойчивость, в них развиваются процессы гелеобразования, характер которых зависит от рН, создаваемого в системе. Следует отметить, что способность водных коллоидных растворов SiO2 образовывать прозрачные гидрогели при смешивании со щелочами используется в производстве противопожарного стекла.
При смешивании стабилизированных коллоидных растворов кремнезема с определенными видами кислых добавок — органических кислот и разбавленных растворов минеральных кислот, сложных эфиров глицерина, этиленгликоля, одноатомных спиртов — также образуются прозрачные гели, обладающие твердостью и хрупкостью.
В выпускаемых промышленностью растворах коллоидного кремнезема частицы стабилизированы за счет окружающих их одноименно заряженных оболочек из гидроксид-ионов, создающих электростатическое отталкивание между частицами и не позволяющих им сблизиться на расстояние, достаточное для коагуляции и образования силоксановых (-Si-O-Si-) связей. Основной причиной нарушения стабильности коллоидных кремнеземсодержащих систем при введении добавок кислого типа является разрушение заряженных оболочек вокруг частиц. Формирование структуры геля в подобных системах широко исследовалось различными авторами; современные представления о происходящих при этом процессах изложены в монографии [1].
Характерная особенность гелей, приготовленных из монодисперсных кремнезолей, заключается в том, что в определенных условиях, например при обезвоживании, нагреве или быстром охлаждении, они растрескиваются на фрагменты различных размеров и форм. Образование трещин связано с развитием напряжений в кремнеземной сетке в процессе объемной усадки. Это явление лежит в основе предлагаемого способа.
Если процесс образования геля и формирования трещин в нем происходит в тонком слое между двумя листами обычного стекла, образуемая структура может иметь вид, как на рис. 1. Разумеется, в каждом случае получаемый рисунок будет носить индивидуальный характер.
Рис. 1. Фрагмент светопрозрачного однотонного декоративного изделия с деструктурированным слоем гидрогеля кремнезема
Рис. 2. Фрагмент светопрозрачного многоцветного декоративного изделия с деструктурированным слоем гидрогеля кремнезема
Принцип изготовления стекла заключается в подготовке каркаса из листов стекла нужной площади и формы путем их склеивания с помощью приемов, известных в технологии изготовления многослойных стеклопакетов. Далее готовят жидкую композицию путем смешивания раствора коллоидного кремнезема с размером частиц 5—10 нм и кислой добавки из числа указанных выше веществ; количество вводимой добавки колеблется в пределах 1—5% от массы коллоидного кремнезема. Композицию заливают в пространство между листами стекла и отверждают путем выдерживания в течение не менее 1—3 ч всего изделия при 50—70оС, например в тепловой камере или высокочастотном электрическом поле (без нагрева процессы гелеобразования будут идти дольше). Перед заливкой композицию дополнительно можно подвергнуть дегазации [2], с тем чтобы образуемый из композиции гель был свободен от пузырьков воздуха. С другой стороны, в некоторых случаях пузырьки воздуха образуют дополнительный эстетический эффект, а также способствуют последующей фрагментации (растрескиванию) слоя геля.
Далее для деструкции геля изделие выдерживают при температуре 100—130оС в течение 10—30 мин и оставляют охлаждаться при обычной температуре. Регулируя скорость охлаждения, можно влиять на процесс фрагментации, варьировать форму и размеры фрагментов геля внутри стекла. Конкретные значения других приводимых выше параметров будут также определяться желаемым результатом и характеристиками используемых материалов.
Многослойные изделия, содержащие более одного слоя геля, будут иметь дополнительный эффект объемности.
Предлагаемым способом легко изготавливаются декоративные стекла гнутой формы, принципиально возможно изготавливать стекла различных цветовых оттенков и в любом сочетании (рис. 2), вводя в композицию перед заливкой специально подобранные окрашивающие вещества (красители и пигменты); при этом изделие может сохранять прозрачность. С другой стороны, своеобразный эстетический эффект можно получить, создавая непрозрачное окрашенное заполнение.
Декоративное стекло сочетается с различными видами безопасного остекления, противопожарного, ударопрочного и т. д. Для наружного остекления возможно также изготавливать декоративные стекла в морозостойком варианте и использовать их в составе стеклопакетов.
При переходе в область отрицательных значений температуры обычное декоративное стекло теряет прозрачность из-за кристаллизации воды, заключенной в структуру геля, и вымораживания остаточного воздуха. При оттаивании прозрачность восстанавливается лишь частично. При изготовлении стекла в морозостойком варианте в качестве противоморозных добавок следует использовать многоатомные спирты (полиолы), причем те из них, которые не вызывают коагуляции кремнезоля. Наиболее подходящей добавкой, по всей видимости, является глицерин. Вводя его в количестве от 5 до 30% от массы композиции, можно получать гели, устойчивые к отрицательным температурам в диапазоне от -5 до -20оС.
Производители многослойного стекла (триплекса), используя имеющиеся производственные технологии, могут наладить выпуск предлагаемого выше декоративного материала и тем самым расширить ассортимент своей продукции.
Список литературы
- Айлер Р. Химия кремнезема: Пер. с англ./ Под ред. В.П. Прянишникова. М.: Мир. 1982. Ч. 1, 2.
- Брыков А.С., Корнеев В.И. // Пат. RU2205793. Оп. 10.06.2003. Бюл. № 16.
Перспективные теплоизоляционные материалы с жесткой структурой
В.А. ЛОТОВ, д-р техн. наук, Томский политехнический университет
Все теплоизоляционные материалы по характеру структуры можно разделить на три группы: материалы с жесткой, ячеистой структурой, материалы с зернистой, несвязанной структурой и материалы c волокнистой структурой. Выбор материалов для проведения теплоизоляционных работ предопределяется прежде всего характером объекта тепловой защиты, целесообразностью способа его защиты, наличием материалов и удобством их использования при проведении работ. Основным принципом при выборе утеплителя должен быть принцип соответствия долговечности утеплителя и основного строительного материала.
Комплексом эксплуатационных свойств, отвечающих самым высоким нормативным требованиям обладает пеностекло — жесткий, высокопористый теплоизоляционный материал с замкнутой ячеистой структурой, представляющий собой застывшую стеклянную пену с размером полиэдрических и округлых ячеек 0,5—3 мм. Пеностекло получают при термическом нагреве до температур 750—850оС тонкомолотой шихты, состоящей из стекла и газообразователя. Необходимо напомнить, что технология пеностекла разработана в России И.И. Китайгородским в 1932 г. и достаточно подробно представлена в научно-технической литературе [1—5].
Основные свойства пеностекла следующие:
- плотность 120—220 кг/м3 и выше;
- коэффициент теплопроводности 0,05—0,09 Вт/(мК);
- прочность при сжатии 0,5—2 МПа;
- водопоглощение 5—10 об. %.
Особенности структуры и удачное сочетание различных свойств пеностекла позволяет использовать его в следующих случаях:
- для тепловой изоляции жилых и промышленных зданий, энергетических установок, тепломагистралей и другого трубопроводного транспорта;
- в качестве звукоизоляционного материала с шумопоглощением до 56 децибел;
- в качестве конструкционно-теплоизоляционного материала, который легко обрабатывается, пилится, сверлится обычным инструментом;
- как плавучий и водостойкий материал;
- как биостойкий материал, не подверженный гниению, и для защиты складских помещений от грызунов;
- как абсолютно негорючий материал, являющийся продуктом высокотемпературной обработки тонкоизмельченного стекла;
- как химически стойкий, долговечный и экологически чистый материал;
- как материал, способный сохранять свои основные свойства и форму в интервале температур от -190 до +450°С и в условиях с относительной влажностью среды до 97%.
Сопоставительный анализ функциональных свойств и технических характеристик теплоизоляционных материалов в виде жестких плит [6—7] показывает, что наиболее перспективным материалом является пеностекло.
Другим весьма перспективным теплоизоляционным материалом с достаточно жесткой структурой следует назвать пеносиликатный материал, получаемый на основе жидкого стекла [8]. Он также представляет собой твердую неорганическую пену, которая в процессе поризации жидкостекольной смеси при термическом или СВЧ-нагреве (t = 350—450°С) приобретает заданные размеры и форму. Целенаправленно изменяя содержание твердой фазы в жидкостекольной смеси путем введения различных тонкодисперсных минеральных наполнителей, можно получить пеносиликатные изделия с плотностью 50—200 кг/м3, коэффициентом теплопроводности 0,032—0,065 Вт/(мК) и прочностью при сжатии 0,08—1,5 МПа. Функциональные свойства пеносиликата аналогичны свойствам пеностекла. Этот материал сохраняет форму и свойства при нагреве до 450°С, биостоек, экологически чистый. Единственным его недостатком является довольно высокое водопоглощение (до 25%), обусловленное значительной долей сквозной пористости в структуре. Этот недостаток устраняется при нанесении на поверхность плит защитных полимерных или неорганических водостойких покрытий в виде сплошной пленки толщиной 0,1—0,5 мм. Покрытие надежно блокирует проникновение влаги в материал и переводит его в категорию долговечных.
Особо легкие виды пеносиликата с плотностью 50—75 кг/м3 обладают теплопроводностью, которую имеют пенопласты, получаемые на основе органических веществ, однако главное преимущество пеносиликата заключается в том, что он является негорючим материалом, сохраняющим свои свойства до высоких температур, так как в качестве исходного материала при его получении используются различные композиции на основе жидкого стекла и минеральных веществ.
Известно, что на основе жидкого стекла получают вспененный материал в виде легких гранул — стеклопор, из которого с помощью различных связующих материалов изготовляют изделия в виде блоков и плит. Однако в этом случае значительно снижаются теплофизические характеристики изделий по сравнению с гранулами.
Вспенивание при термическом или СВЧ-нагреве гранулированных жидкостекольных композиций или жидкостекольного бисера в замкнутом объеме [9] позволяет получать теплоизоляционные изделия с заданной геометрической формой и размерами. При таком способе получения формируется достаточно однородная мелкопористая структура внутри изделий, ограниченная более плотным поверхностным слоем, толщину которого можно изменять с помощью различных технологических приемов.
Достаточно высокая стоимость жидкого стекла, получаемого из силикат-глыбы, предопределяет и стоимость пеносиликатных изделий. Поэтому в технологии их получения целесообразно использовать жидкое стекло, получаемое методом прямого растворения измельченного кварцевого песка в щелочи [10]. В этом случае стоимость жидкого стекла снижается в 3—4 раза и появляется возможность для организации производства недорогого и высококачественного теплоизоляционного материала в различных регионах России.
К числу материалов, обладающих жесткой пористой структурой, относятся пено- и газобетоны автоклавного и неавтоклавного твердения. Из них наименее энергоемким является производство неавтоклавных бетонов со значительным содержанием цемента в поризуемой смеси, что обеспечивает ее твердение при температурах 40—80°С, обусловленное высоким химическим потенциалом системы цемент — вода. Существенным преимуществом неавтоклавной технологии является возможность организации производства ячеистого бетона при отсутствии автоклавов и насыщенного пара высокого давления. Основной недостаток неавтоклавных ячеистых бетонов — усадка в процессе эксплуатации (2—3 мм/м), объясняется слабой закристаллизованностью продуктов гидратации цемента и ее можно преодолеть при увеличении степени гидратации цемента за счет использования ускорителей гидратации и твердения, активных минеральных добавок и снижения начального водотвердого отношения (ПАВ). Названные технологические воздействия при приготовлении поризуемой смеси способствуют уплотнению и упрочнению межпоровых перегородок, что положительно сказывается на интегральной прочности готовых изделий, не уступающей прочности автоклавных изделий.
Наименование изделий |
Плотность, кг/м3 |
Коэффициент теплопроводности, Вт/(мК) |
Расчетная толщина слоя изоляции*, м |
Отпускная цена производителя, р/м3 |
Стоимость изоляции, р/м2 |
Долговечность |
Экструзионный пенополистирол (пеноплекс) |
40 |
0,041 |
0,143 |
4500 |
643,5 |
Ограничена |
Плиты минераловатные ППЖ-200 |
200 |
0,045 |
0,157 |
2200 |
345,4 |
Ограничена |
Фиброгазобетон |
300 |
0,076 |
0,266 |
1500 |
399 |
Необходима защита от влаги |
Пеностекло |
175 |
0,067 |
0,234 |
6000 |
1404 |
Не ограничена |
Пеносиликат на основе жидкого стекла из силикат-глыбы |
100 |
0,042 |
0,147 |
2200 |
323,4 |
Необходима защита от влаги |
*Расчетная толщина необходимого слоя теплоизоляции получена исходя из значения термического сопротивления слоя R = 3,5 м2К/Вт, соответствующего 6000 градусо-суткам отопительного периода для условий Западной Сибири. |
Сравнительные технико-экономические характеристики теплоизоляционных материалов с жесткой структурой представлены в таблице.
Сопоставляя уровень цен на различные изделия, можно сделать вывод о достаточно высокой стоимости 1 м2 теплоизоляционного слоя из пеностекла, с помощью несложных расчетов можно прийти к совершенно противоположному выводу. Согласно зарубежному (Германия) опыту применения теплоизоляционных плит из пенопластов и минваты нормативный срок их службы составляет 10 лет, после чего производится полная замена теплозащитного слоя. Таким образом, в течение, например, 50 лет эксплуатации здания необходимо дополнительно еще четыре раза производить замену теплозащитного слоя, и даже при условии постоянства цен в течение этого периода стоимость 1 м2 теплоизоляции из пенопласта возрастает до 3217 р, а из минплиты — до 1727 р. Необходимость проведения дополнительных строительно-монтажных работ по замене слоя теплоизоляции существенно увеличит стоимость 1 м2 теплоизоляции. При использовании пеностекла работы по замене теплоизоляции полностью исключаются на весь срок эксплуатации здания.
Анализ вышеизложенного позволяет сделать парадоксальный вывод: применение сравнительно дешевых, но недолговечных теплоизоляционных материалов в строительной индустрии крайне неэффективно и опасно.
Реально оценивая теплофизические характеристики и функциональные свойства теплоизоляционных материалов с жесткой структурой, со всей определенностью можно утверждать, что только пеностекло обладает уникальным сочетанием целого комплекса полезных свойств и превосходит по ним все известные утеплители, производимые в России либо ввозимые из-за рубежа (как правило, минватные и пенопластовые) в виде готовых изделий или технологических линий по их производству. Рано или поздно пеностекло станет основным видом отечественного утеплителя, который можно широко использовать в суровых климатических условиях России и особенно в районах Урала, Сибири, Крайнего Севера и Дальнего Востока.
Организация производства теплоизоляционных материалов должна быть объектом заботы не только государственных структур, но и региональных органов власти, и в частности областных комиссий по энергосбережению, в программах которых обязательно должны присутствовать разделы, направленные на организацию производства высококачественных теплоизоляционных материалов в местных условиях, так как транспортировка этих материалов на большие расстояния крайне неэффективна.
В заключение необходимо отметить, что производство пеностекла является в настоящее время наиболее выгодной сферой вложения капиталов. Только при условии объединения усилий промышленников, финансистов, проектных организаций, специализированных фирм по производству и комплектации оборудования, научных работников возможно создание широкой сети пеностекольных производств. Применение этого негорючего, долговечного, теплого, легкого и прочного материала — залог выполнения самых жестких требований в строительстве не только при возведении новых зданий, но и при осуществлении проектов по санации устаревшего жилья.
Список литературы
- Китайгородский И.И., Качалов Н.Н. и др. Технология стекла. М.: Госстройиздат. 1951. 767 с.
- Китайгородский И.И., Кешишян Т.Н. Пеностекло. М.: Промстройиздат. 1953. 77 с.
- Шилл Ф. Пеностекло. М.: Стройиздат. 1965. 307 с.
- Демидович Б.К. Производство и применение пеностекла. Минск: Наука и техника. 1972. 304 с.
- Демидович Б.К. Пеностекло. Минск: Наука и техника. 1975. 245 с.
- Орлов Д.Л. Пеностекло — эффективный фигурный теплоизоляционный материал // Стекло мира. 1999. № 4. С. 66-68.
- Демидович Б.К., Садченко Н.П. Пеностекло — технология и применение // Пром. строит. материалов. Сер. Стекольная промышленность / ВНИИЭСМ. М.: 1990. Вып. 9. 45 с.
- Патент RU № 2060238. Способ изготовления вспученного силикатного материала / В.Е. Козлов, И.В. Пасечник, А.В. Горемыкин, В.М. Пискунов // БИ № 16. 1996.
- Патент RU № 2173674. Состав и способ получения вспученного силикатного материала / Лотов В.А., Верещагин В.И., Стальмаков Ю.А. // БИ № 26. 2001.
- Патент RU № 2132871. Способ получения жидкого стекла гидротермальным методом / Лотов В.А., Верещагин В.И., Косинцев В.И., Пасечников Ю.В. // БИ № 19. 1999.
Тенденции развития промышленности строительных материалов за рубежом
Л.С. БАРИНОВА, канд. хим. наук, заместитель председателя Комитета ТПП
по предпринимательству в сфере строительства и ЖКХ
В промышленно развитых странах структура нового строительства существенно отличается от отечественной, в основном за счет высокой доли малоэтажного жилищного строительства. Преобладание малоэтажного строительства явилось причиной заметных различий и в структуре производимых строительных материалов.
Высокие требования к теплоизоляционной способности ограждающих конструкций, обусловленные оплатой за отопление по фактическому расходу тепла, предполагают расширенное производство теплоизоляционных материалов, причем для различных конструкций производятся специализированные их виды, в частности теплоизоляции конструкций полов, потолков и крыш.
Результаты проведенного обобщения и анализа зарубежных материалов и передового зарубежного опыта могут быть использованы для выработки и обоснования приоритетных направлений устойчивого и экологически безопасного развития промышленности строительных материалов в Российской Федерации на перспективу.
В качестве утеплителей в промышленно развитых странах (ЕС, США, Канада идр.) преимущественно применяются волокнистые утеплители и строительные пенопласты, с использованием которых возводится соответственно около 60% и 20% ограждающих конструкций зданий, причем производство теплоизоляционных материалов на душу населения в 5—6 раз выше, чем в Российской Федерации.
Основным видом утеплителей являются изделия на основе стекловолокна, обладающие рядом преимуществ по сравнению с минераловатными изделиями. Их можно производить очень низкой плотности, рулонировать в обжатом состоянии, при снятии нагрузки они восстанавливают свой первоначальный объем. Производство изделий из минеральной ваты несколько меньше, причем используется минеральная вата, выработанная из горных пород, обладающая лучшими строительно-техническими свойствами (повышенный модуль кислотности), чем применяемая в отечественной практике минеральная вата, вырабатываемая из доменных шлаков.
Синтетическое связующее, используемое в зарубежной практике, обладает повышенной влагостойкостью и меньшей токсичностью, чем отечественное. Сравнительные показатели качества отечественных и лучших зарубежных минераловатных изделий приведены в табл. 1.
Таблица 1
Показатели |
Россия |
Финляндия («Partek») |
Вата минеральная | ||
Модуль кислотности |
0,3-2,2 |
1,9-2,07 |
Диаметр волокна, мкм |
5,1-10 |
4,7-6,4 |
Плотность, кг/м3 |
60-100 |
|
Теплопроводность, Вт/(м°С) при 25°С |
0,035-0,04 |
0,035-0,038 |
Минераловатные плиты на синтетическом связующем | ||
Плотность, кг/м3 |
37-240 |
32-209 |
Теплопроводность, Вт/(м0С) при 25°С |
0,036-0,047 |
0,035-0,04 |
Сжимаемость плит П 125, % |
2-15 |
1,04-2,4 |
Прочность при сжатии плит П 200, МПа |
0,04-0,15 |
0,32-0,77 |
Содержание связующего, %, для плит: П 50 П 75 П 125 П 175 П 200 и ППЖ |
2,8 |
1,4 |
Предел прочности при растяжении, МПа, для плит: П 50 П 75 |
0,007 |
0,011-0,013 |
За последние годы в зарубежной практике появилась тенденция увеличения единичной мощности плавильных агрегатов и технологических линий. В России эти показатели на 50% ниже.
На высоком техническом уровне на зарубежных предприятиях решены концевые операции — съем и упаковка готовой продукции.
Основным видом строительного пенопласта, применяемого в промышленно развитых странах, является пенополистирол, причем мнение о нем как об экологически вредном и пожароопасном материале в разных странах неоднозначно. Пенополистиролы с добавкой антипирена обладают пониженной горючестью, характеризуемой способностью к самозатуханию после удаления внешнего источника огня, и могут применяться в строительстве в композиции с другими материалами, например с гипсокартонными листами. Доля строительного пенопласта в общем объеме применения теплоизоляционных материалов достигает 20—30% и, видимо, более возрастать не будет.
Основными производителями пенополистирола (стиропора) являются США, Франция, Япония (в сумме более 60% мирового производства). Полистирольный пенопласт в основном получают беспрессовым (EPS), экструзионным (XPS) и прессовым способами. В мире широко используется экструзионная технология, позволяющая получать продукцию более высокого качества (практически нулевая открытая пористость), но и более дорогую. По экструзионной технологии производится около 50% пенополистирола строительного назначения. В Российской Федерации экструзионный пенополистирол производится пока на ОАО «КИНЭКС» (г. Кириши, Ленинградская обл.) и ЗАО «Химический завод» (г. Реж, Свердловская обл.).
Беспрессовая технология производства пеностирола преобладает в США и в отечественной практике, где с ее использованием производится практически весь пенополистирол строительного назначения.
За рубежом распространение получили изделия из пенополистирола, облицованного листовыми материалами (гладким стеклопластиком, древесно-волокнистыми плитами, алюминиевыми и фанерными листами). Экструзионный пенополистирол применяется при дорожно-строительных работах в условиях вечной мерзлоты. Практикуется также метод теплоизоляции зданий путем крепления пенополистирольных плит с наружной стороны стен с последующим покрытием их армирующей стеклотканью и нанесением декоративной штукатурки. Одной из ведущих фирм, производящих экструзионный пенополистирол, является фирма «The Dow Chemical Co.» (США).
Крупнейшим производителем комплектного оборудования для производства изделий из пенополистирола является компания «Куртц ГМБХ» (Германия).
В последние годы в России построены крупные предприятия по производству пенополистирола беспрессовым методом, оснащенные современным импортным технологическим оборудованием, в основном фирмы «Визер-Курц» (Австрия). Продукция, произведенная на этих предприятиях, по качеству не отличается от импортной.
За рубежом накоплен значительный опыт производства и применения ограждающих конструкций на основе жесткого пенополиуретана (PU). Наибольшее разнообразие форм и конструктивных решений характерно для ограждающих конструкций из пенополиуретана с металлическими облицовками. Ведущими зарубежными фирмами в области производства таких конструкций являются фирмы «Байер», «Эластогран», «Хеш» (Германия); «Батлер» (США); «Робертсон» (Великобритания); «Метекно» (Италия); «Ондатерм» (Франция) и др.
Особое внимание привлекает опыт производства и применения теплоизоляционных материалов во Франции, где новые нормы теплопотребления и требования к звукоизоляции для жилищного строительства сыграли важную роль в развитии производства тепло- и звукоизоляционных материалов.
Структура потребления строительных пенопластов по областям применения (на примере Франции) в % к итогу приведена в табл. 2.
Таблица 2
Виды конструкций |
Виды материалов |
||
PSE |
XPS |
PU |
|
Стеновые конструкции |
52 |
20 |
10 |
Конструкции потолков |
21 |
30 |
10 |
Конструкции полов |
13 |
10 |
|
Конструкции крыш |
6 |
20 |
55 |
Другие области применения |
8 |
30 |
15 |
Одним из главных направлений в развитии технологии производства тепло- и звукоизоляционных материалов можно считать технологические процессы, комплексные системы и решения, адаптированные к каждому типу применяемых материалов, причем предпочтение отдается материалам с глубокой степенью переработки волокна, а потребление сырой стекло- и минеральной ваты и материалов на их основе с малой степенью обработки постоянно снижается.
Полимерные рулонные покрытия для полов в Западной Европе и США применяются значительно шире, чем в отечественной практике, причем каждому типу помещений предлагается широкий ассортимент специальных видов покрытий. В структуре применения покрытий пола в Западной Европе 53% приходится на долю текстильных (главным образом тафтинговых) ковровых покрытий, около 18% — рулонных и плиточных полимерных материалов (в основном поливинилхлоридных).
Поливинилхлоридные покрытия полов за рубежом производятся шириной от 2 до 4 м и толщиной лицевого износостойкого слоя от 0,3 до 0,9 мм. Для декоративной отделки все большее распространение находит метод ротационно-шаблонной печати. Декоративные вспененные материалы с основой из стеклохолста в Западной Европе составляют более половины производства всех ПВХ материалов для полов. Специальные виды ПВХ покрытий с пониженным уровнем вредных выделений, антистатическими свойствами, пониженной горючестью выпускаются для детских и медицинских учреждений.
Безосновные ПВХ покрытия и плитки изготавливают за рубежом вальцево-каландровым способом, ПВХ покрытия на подоснове и вспененные ПВХ материалы с основой из стеклохолста — промазным способом (около 80%). Экологическая чистота ПВХ линолеумов и отделочных материалов в большой мере зависит от качества используемого сырья: поливинилхлорида, пластификаторов и т. д. Покрытия, произведенные с использованием высококачественного сырья, экологически вполне безопасны, но и более дороги.
За рубежом начал проявляться интерес к производству промазного алкидного линолеума (на основе пищевого сырья) ввиду его высокой экологической чистоты.
К числу крупнейших производителей напольных покрытий в Европе принадлежит финская фирма «Upofloor». Более десяти лет она выпускает покрытия для полов, предназначенные для жилых и общественных помещений: паркет, кварцево-виниловые плитки, каландрированные полимерные покрытия, эластичные ПВХ покрытия на вспененной или текстильной подоснове, токопроводящие и антистатические покрытия, покрытия для спортивных сооружений.
Линолеум на вспененной и текстильной (джутовой или синтетической) подосновах фирмы «Upofloor» имеет защитную износостойкую ПВХ пленку на лицевой поверхности. При изготовлении некоторых видов линолеума в подложку добавляют керамические шарики, что предотвращает образование вмятин. Для общественных помещений используют гомогенный линолеум, который иногда называют коммерческим. При толщине не менее 2 мм он обладает высокой стойкостью к истиранию за счет повышенной плотности.
Один из ведущих производителей покрытий для полов в мире — шведская фирма «Tarkett AB». Основная продукция фирмы — ПВХ материалы для полов, покрытия из твердых пород древесины, гигиенические настенные покрытия и пленки промышленного назначения.
Такие же тенденции сохраняются и большинством других фирм, производящих напольные покрытия. Выпускают также материалы на вспененной (звукоизолирующей) основе с нижним слоем, армированным стеклохолстом. Получила распространение технология формирования верхнего слоя переработкой цветных гранул.
ПВХ материалы для полов могут быть покрыты слоем полиуретана, нанесенным поверх износоустойчивой лицевой ПВХ пленки. Это обеспечивает покрытию устойчивость против царапин и снижает расходы на его содержание. Фирмы выпускают специальные виды материалов для полов и стен: антистатические, водостойкие для влажных помещений, влагонепроницаемые, покрытия для спортивных сооружений.
Ряд фирм выпускает высоконаполненные (до 50%) кварцевым песком ПВХ плитки. Такое наполнение обусловливает стабильность размеров, прочность и огнестойкость. По сравнению с рулонными материалами для полов они характеризуются более высокой изностостойкостью и технологичностью при укладке. Их можно использовать в промышленных и складских помещениях.
Кровельные и гидроизоляционные материалы занимают одно из ведущих мест в строительстве зданий, особенно с плоскими крышами. В мировой практике на современном этапе традиционный рубероид заменяют новыми видами кровельных покрытий, причем в разработке новых материалов можно выделить три основных направления:
- исключение контакта материала с основанием кровли, для чего разработаны специальные виды рубероида с крупнозернистой минеральной посыпкой или гранулами вспененного полистирола на нижнем слое, а также перфорированный рубероид (широкого распространения не получил);
- исключение применения приклеивающих мастик и высокотемпературных процессов при выполнении кровельных работ и создание наплавляемых материалов с утяжеленным модифицированным полимерами слоем;
- разработка комбинированных материалов повышенной заводской готовности, состоящих из нескольких слоев, отличающихся по свойствам и функциональному назначению, а также элементов кровель, содержащих теплоизоляционный слой и являющихся одновременно гидро- и теплоизоляционными материалами.
Самостоятельную группу образуют самоклеящиеся материалы — битумные, битумно-полимерные, полимерные, комбинированные и др.
Анализ зарубежного опыта показывает, что проблемы технологичности устройства кровли, повышения ее надежности и долговечности могут быть успешно решены при использовании полимеров. Их применение в сочетании с традиционными битумными материалами позволяет создавать новые эффективные материалы.
В качестве модификаторов битума главным образом используют: атактический полипропилен (АПП), бутадиен-стирольный термоэластопласт (СБС) и полиолефины.
В качестве армирующей основы используют стеклоткань, стеклохолст, нетканое или пряденое полиэфирное полотно, комбинированный материал на основе стекло- и полиэфирного волокна.
Битумно-полимерные материалы, армированные стеклотканью, наиболее подходят для ремонта старых и устройства многослойных кровель. Наиболее современной армирующей основой является нетканое полиэфирное полотно, отличающееся высокой прочностью, эластичностью и обеспечивающее формоустойчивость битумно-полимерного покрытия. Комбинированное армирование обеспечивает наибольшую стабильность размеров кровельного покрытия, высокую механическую прочность, устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения, а также устойчивость к возгоранию.
Верхний слой кровельного покрытия защищают окрашенной минеральной посыпкой, алюминиевой или медной фольгой. На нижний слой покрытия наносят специальную полиэтиленовую пленку, которая предотвращает слипание полотна в рулоне и расплавляется при укладке материала с помощью пропановой горелки.
За рубежом произошла смена поколения технологического оборудования для изготовления рулонных битумсодержащих материалов, вызванная развитием производства комбинированных материалов на основе широкого применения различных армирующих полотен. Отличительная особенность такого оборудования — использование различных сочетаний модулей для производства любых видов рулонных материалов. Крупными производителями оборудования являются фирмы «Нардини», «Боато», «Индекс» (Италия), «Доктор Райзер», «Рюммер» (Германия).
Полимерные кровельные и гидроизоляционные материалы позволяют в полной мере решать проблемы технологичности, надежности и долговечности кровель, создают более разнообразные по цветовой гамме покрытия, способствуют созданию оригинальных конструкций и сооружений, внедрению новых форм покрытий (куполов, оболочек, складок, сфер и т. п.).
В строительстве применяются кровельные материалы на основе эластомеров (полиизобутилена, бутилкаучука, хлоропрена, тройного этиленпропиленового каучука, хлорсульфополиэтилена и др.) и термопластов (поливинилхлорида, поливинилфторида, этилена, его сополимеров и др.).
Выпускаются листовые и пленочные кровельные материалы (толщиной 0,8—2 мм), изготовляемые на заводах резинотехнических изделий, а также жидкие составы (дисперсии, мастичные композиции), зачастую состоящие из нескольких компонентов, которые смешиваются перед нанесением на кровлю в построечных условиях.
Материалы на основе бутилкаучука, хлоропренового каучука и хлорсульфополиэтилена (ХСПЭ) выпускаются вулканизированными, подвулканизированными и невулканизированными с упрочнением различными основами.
Опыт применения этих материалов в строительстве в течение 35 лет подтвердил их превосходные качества по сравнению с другими эластомерами: стойкость к озону, ультрафиолетовому излучению, химической агрессии, а также светостойкость.
Перспективным материалом для устройства кровель является тройной этиленпропиленовый каучук с диеновым мономером (СКЭПТ). Вулканизаты на его основе, выполненные в виде рулонных материалов, обладают комплексом свойств, соответствующих современным требованиям к кровельным материалам. По экспертным оценкам СКЭПТ — один из дешевых и доступных каучуков. Более чем двадцатилетний опыт эксплуатации однослойных кровель из СКЭПТ в Японии, США, Италии подтвердил их высокую надежность и долговечность.
Среди термопластичных полимерных материалов наибольшее распространение получили листы и пленки на основе поливинилхлорида (ПВХ). В мировой практике им отдается предпочтение в сравнении с эластомерными материалами из-за высокой прочности и огнестойкости. Важным технологическим преимуществом их является способность свариваться с образованием прочного водонепроницаемого шва.
В последние годы на рынке появились прозрачные и полупрозрачные светопропускающие кровельные волнистые листы и пластины на основе ПВХ, в частности марок «Ондуклер» (фирмы «Onduline», Франция) и «Валовойма» (фирмы «Icopal», Финляндия).
К новому поколению следует отнести также рулонные кровельные материалы на основе полиолефинов, в частности мембрану «GenFlex OBI» фирмы «GenFlex Roofing Systems». Основу мембраны составляет композиция этиленпропиленового каучука (70%) и полипропилена (30%), а также армирующий слой стеклоткани. Швы мембран свариваются при помощи горячего воздуха, что повышает их прочность, а также скорость и безопасность проведения кровельных работ. Мембрана характеризуется высокой прочностью, деформативнос-тью и эластичностью при отрицательных температурах (до -550С), низким водопоглощением и высокой поро-изолирующей способностью. Она рекомендуется для устройства однослойных кровель (плоских и с уклоном) в различных климатических зонах (температуроустойчивость от -55 до +100оС). Работы по ее укладке можно производить круглогодично без потери качества.
Таблица 3
Производство |
США |
Япония |
Германия |
Россия |
Бетон |
40 |
21 |
47 |
23 |
Железобетон |
60 |
79 |
53 |
77 |
В составе железобетона: сборный монолитный преднапряженный |
16 |
19 |
20 |
62 |
Перспективным классом гидроизоляционных материалов являются самоклеящиеся пленочные материалы, состоящие из несущего и приклеивающего слоев. Наружным слоем служат полимерные пленки, металлическая фольга, синтетические ткани, основы из стеклянных и базальтовых волокон и др. Важным преимуществом самоклеящихся материалов является повышенная технологичность: при их применении исключаются горячие процессы и сезонное выполнение гидроизоляционных работ, упрощается технология укладки.
Рулонные эластомерные и термопластичные материалы производят по технологии изготовления резинотехнических изделий. Некоторые крупные зарубежные компании — производители резинотехнических изделий создают дочерние фирмы, специализирующиеся на производстве полимерных кровельных материалов.
Примером тому служит компания «Фаерстоун» (США) — крупнейший в мире производитель автопокрышек, дочерняя фирма которой построила завод по производству кровельных материалов на основе этиленпропиленового каучука мощностью 37 млн м2 в год.
Одним из прогрессивных направлений при устройстве кровельных, гидро- и пароизоляционных покрытий является использование жидких составов, отличающихся повышенной технологичностью. Жидкие составы изготовляются на основе пленкообразующего полимера, могут быть одно-, двух- и трехкомпонентными и подразделяются на дисперсии и мастики.
К дисперсиям относятся латексные материалы. В США и Японии наибольшее распространение получили безрулонные латексные кровли из хлоропренового каучука, в Великобритании — из бутилкаучука и этиленпропиленового каучука, обладающих повышенной атмосферостойкостью и не требующих защитных слоев. Оптимальным вариантом является использование латексных составов в заводских условиях. По комплексу технологических, экологических и эксплуатационных свойств эти составы могут конкурировать с рулонными и листовыми покрытиями. Важнейший их недостаток — невозможность использования в условиях строительной площадки круглогодично.
В зарубежной практике строительства (в США, Великобритании, Канаде и др. странах) широкое применение получили мастичные составы на основе хлорсульфопо-лиэтилена (хайпалона), неопрена. По данным фирмы «Дюпон де Немур» (США), их долговечность составляет более 50 лет. Полиуретановые мастичные покрытия по свойствам аналогичны хайпалоновым: прочны, эластичны, атмосферо-, морозо- и химически стойкие.
Важным преимуществом рулонных полимерных материалов является возможность реализовать прогрессивное решение кровель — кровли полной заводской готовности и сборные кровельные ковры заводской готовности, которые эффективны в северных районах, а также районах с повышенной влажностью. Сборные ковры могут укладываться по влажному основанию, независимо от погодных условий, при температуре до -5оС. Эти покрытия в условиях сборного строительства наиболее соответствуют современным требованиям индустриализации. Они являются свободно укладываемыми и сохраняют высокие эластические свойства в диапазоне температур от -55 до +100оС, что обусловливает их высокую надежность и долговечность в эксплуатации.
Зарубежные фирмы для реализации готовой продукции создают дочерние строительно-монтажные организации, которые осуществляют устройство полимерных кровельных и гидроизоляционных покрытий. Фирмы-производители обеспечивают свои строительные филиалы полным набором комплектующих материалов и совместно с ними проводят опытные работы по усовершенствованию технологии устройства однослойных кровель и гидроизоляции.
Структура производства бетона и железобетона в промышленно развитых странах значительно отличается от отечественной (табл. 3), показатели в % к итогу.
Во всех странах мира основную долю составляют тяжелые бетоны. В последнее время в строительной индустрии промышленно развитых стран видное место стали занимать конструкции из высокопрочных бетонов.
В зарубежной строительной практике очень широко применяется монолитный железобетон. Так, в США удельный вес применения монолитного железобетона составляет около 85% (без бетонных блоков), в Великобритании — 70%, в Японии — более 80%. В многоэтажном строительстве монолитный железобетон вытесняет стальной каркас. Строятся здания с монолитным каркасом, выполненным методом переставной опалубки; здания с монолитными стволами жесткости, внутри которых размещаются лестнично-лифтовые узлы и т. п. Для бетонирования каркасов обычным в зарубежной практике является применение бетонов прочностью 60 МПа и выше (известны случаи применения бетонов прочностью до 133 МПа). В России прочность бетона для монолитного строительства выше 40 МПа СНиПами не предусматривается.
Легкие бетоны, то есть бетоны с использованием различных видов пористых заполнителей по объемам производства занимают как в России, так и за рубежом второе место после тяжелых. За рубежом основная доля легких бетонов расходуется на изготовление небольших стеновых блоков и сборных несущих конструкций. Ограждающие панели, являющиеся основным видом продукции из легких бетонов в отечественной практике, за рубежом производятся в очень небольших объемах.
Применение несущих конструкций из легких бетонов обеспечивает снижение массы самих конструкций и снижение расхода стали и бетона в нижележащих конструкциях и особенно в фундаментах. В Германии удельный вес применения сборных конструкций из легких бетонов составляет около 40%.
В большинстве стран для поризации растворной части используют золу-унос и алюминиевую пудру. Плотность такого бетона 1200 кг/м3, прочность 15—25 МПа.
В зарубежной практике из заводских способов производства железобетонных изделий значительное распространение получило безопалубное формование преднапряженных плитных конструкций на длинных стендах — фирмы «Спайрол», «Спанкрит», «Спандек», «Макс Рот», «Партек» и др. На стендах длиной до 250 м изготавливается плита со скоростью до 4 м/мин. По высоте пакета может бетонироваться до 5 плит.
Весьма перспективно безопалубное формование наружных стеновых панелей. Фирма «Партек» (Финляндия) производит трехслойные панели длиной 12 м с несущим слоем толщиной 150 мм, полистирольным утеплителем и защитным наружным слоем из преднапряженного железобетона, соединенными между собой.
Наружные стеновые панели изготавливаются также фирмой «Спанкрит» (США): соединение наружного и внутреннего слоев бетона через слой утеплителя осуществляется на гибких связях. Подобные трехслойные панели на гибких связях производятся также в Швеции, Дании, Великобритании, Германии, Франции и других странах.
Фирмой «Парк индастриз» (США) разработана система автоматического управления процессом дозирования материалов в производстве бетона. Система управляет работой четырех весов и оперирует с 240 видами сыпучих и 16 видами жидких материалов.
Фирма «Брит-Бэтч» (Великобритания) разработала бетоносмесительные установки в комплекте с компьютерным пультом управления мощностью 20—270 м3/ч.
На заводах товарного бетона фирмы «Такбетон» (Германия) применяется полностью автоматизированная установка с микропроцессором, обеспечивающая возможность выдачи бетонной смеси 100 различных составов.
Наряду с производством традиционного бетона и железобетона повышенное внимание уделяется так называемым бетонам высоких рабочих характеристик: ВНР (без дисперсного армирования) и ВТНР (с дисперсным армированием), которые являются предметом постоянных исследований.
Эти бетоны имеют очень высокие рабочие характеристики, в частности повышенную механическую прочность (особенно предел прочности при сжатии и растяжении), высокий модуль упругости и повышенную стойкость к химической агрессии, что обусловлено использованием в составе раствора реактивных микродисперсных добавок (кремнеземистая пыль, являющаяся попутным продуктом производства кремния) и пониженным водоцементным отношением, являющимся следствием использования суперпластификаторов. Использование дисперсного армирования металлическими волокнами вместо обычно применяемой сварной сетчатой арматуры позволяет использовать бетононасосы при производстве изделий из такого бетона, при ремонте поврежденных конструкций, устройстве фундаментов, для предварительно напряженных балок и сборных ультратонких фасадных панелей.
Благодаря применению добавок с новыми свойствами появляется возможность добиваться многообразия качеств и легкости укладки бетона.
Добавки также эффективны для улучшения характеристик бетона на ранних сроках твердения (2 дня) для ускорения смены опалубки. Применение добавок позволяет перекачивать бетоны с помощью бетононасосов на большие расстояния, например при строительстве моста Васко да Гама в Лиссабоне на 700 м. Появляются и другие возможности при использовании пластификаторов — производство текучих бетонов, так называемых автоуплотняемых (литьевая технология без применения вибрирования). Одним из преимуществ этого типа бетона является возможность производить отливки в узких опалубках или с густым армированием. Кроме того, достигается очень высокое качество внешней поверхности бетона и его водонепроницаемость.
Бетоны с дисперсным армированием стекловолокном (композиты цемент-стекло) не получили широкого распространения, хотя проведенные исследования позволили улучшить их параметры и долговечность. Композиты могут применяться в покровных слоях (исключение усадочных трещин) и покрывать до 25 м2 поверхности фасадов слоем толщиной 2 см, а также для создания звукоизолирующих экранов.
В большинстве промышленно развитых стран наблюдается рост производства и потребления нерудных строительных материалов, прерываемый спадами различной длительности.
В США до 90% карьеров, разрабатывающих песчаногравийные месторождения, и около 50% — месторождения скальных пород, в том числе малых, применяют технологию переработки с промывкой. Для доставки продукции используется в основном автотранспорт при расстоянии перевозки в несколько десятков километров. Преобладают, по отечественным меркам, мелкие карьеры.
В зарубежной практике разработка месторождений нерудных строительных материалов ведется, как правило, комплексно. Для отрасли характерна высокая степень автоматизации технологических процессов с применением микропроцессоров и компьютеров, в том числе бортовых. Ассортимент продукции достаточно широк — до 10 и более видов на одном предприятии.
Огромное внимание за рубежом уделяется переработке отходов, в частности производству заполнителя из вторичного бетона и асфальтобетона. Подобной практике способствует продуманная система налога на землю. Так, в 1992 г. в Канаде принят закон о повышении налога на землю, занятую даже экологически безопасными отходами.
Десятки миллионов тонн щебня в промышленно развитых странах получают при переработке строительного мусора, для этих целей изготавливаются специальные передвижные установки, обеспечивающие, кроме того, извлечение металла.
Во Франции и Великобритании получила распространение схема добычи пород гидравлическим экскаватором с созданием искусственных подуступов.
За рубежом стала распространяться безвзрывная система разработки. Усилиями машиностроителей разных стран создано оборудование, способное разрабатывать цельные скальные породы различной прочности. Нередко непосредственно в карьере эксплуатируются передвижные дробильно-сортировочные установки. Обычно применяются трехстадийные (реже двухстадийные) схемы дробления.
Рассмотренные материалы дают краткий обзор опыта промышленно развитых стран в производстве и применении отдельных видов строительных материалов и изделий, который может быть использован при разработке программы структурной перестройки промышленности строительных материалов и стройиндустрии в России.
Основное внимание в промышленно развитых странах уделяется экологической безопасности строительного процесса и переходу к так называемому устойчивому развитию, что обусловливает расширение ассортимента строительных материалов, специализированных по областям применения. Приоритетной является экологическая чистота, причем как в производстве, так и в процессе строительства, дальнейшей эксплуатации здания и его последующей утилизации.
Технологические процессы производства строительных материалов за рубежом отличаются высокой энергоэкономичностью, незначительным количеством отходов, которые полностью перерабатываются. Широко применяются отходы и попутные продукты других отраслей, рециклированные материалы. Возможность рециклирования стала закладываться уже на стадии разработки новых видов продукции. Большое внимание уделяется упаковке и удобной расфасовке, как правило, материал поставляется потребителю с полным набором комплектующих и крепежных элементов.
Возродить производство отечественного оборудования для промышленности строительных материалов возможно, только определив приоритеты в этой области, для чего необходимо всестороннее и систематическое изучение не только отечественного, но и зарубежного опыта в этой области.
Использование заполнителей из продуктов утилизации бетонных конструкций
(по материалам Журнала BFT (Betonwerk+Fertigteil-Technik) за 2004 г.)
Л.А. КРОЙЧУК, канд. техн. наук, ОАО «НИИцемент» (Москва)
Согласно комплексной программе «Цикл использования строительных материалов в бетонных конструкциях», которая была инициирована германским комитетом железобетона (DafStb), в 1996—1999 гг. исследована проблема утилизации бетона демонтируемых строительных конструкций. Была поставлена задача доказать возможность получения бетона нижнего слоя двухслойных элементов мощения размером 200x100x80 мм из смеси, включающей полученный при утилизации бетона вторичный заполнитель.
Вторичный бетонный заполнитель изготовляли на установке для переработки строительных материалов, включающей два технологических участка. На первом сухом участке осуществлялось измельчение материала. Поступающие на переработку обломки строительных материалов и конструкций без дополнительного увлажнения или подсушивания предварительно очищали от земли, затем в щековой дробилке подвергали первичному дроблению, а в молотковой дробилке — вторичному дроблению. Полученный материал классифицировали на песок и щебень. На мокром участке производили отмыв дробленого материала. В зависимости от исходных утилизируемых материалов были получены два состава щебеночных заполнителей, свойства которых приведены в табл. 1.
Исследование включало три этапа, в ходе которых использовали заполнители 1 и 2, а также смесь заполнителей, включающую рейнский речной песок и гравий. При приготовлении бетонных смесей во всех опытах использовали портландцемент класса СЕМ I 45.5R. В табл. 2 приведены составы исходных бетонных смесей, использованных для формования бетона нижнего слоя элементов мощения. Бетон верхнего (лицевого) слоя изготовляли из бетонной смеси с диабазовым заполнителем фракции 1—3 мм и природным песком.
Бетоны для элементов мощения испытывали на прочность при сжатии в виде балок размером 30x80x160 мм в возрасте 8, 28 и 90 сут в соответствии с требованиями DIN 18501. Согласно этому нормативному документу бетонные элементы мощения в возрасте 28 сут должны обладать прочностью при сжатии не ниже 6 МПа, при этом ни один результат испытаний не должен быть менее 5 МПа.
Образцы из бетона контрольных элементов мощения (серии 1) уже в возрасте 8 сут достигали прочности 6 МПа, составы серий C и V в возрасте 8 сут характеризовались прочностью, составлявшей соответственно 90 и 96 % прочности образцов серии 1. Через 28 сут прочность при сжатии образцов из контрольной серии 1 достигла 7 МПа. Прочность составов серий C, D и V в возрасте 28 сут составила 6,41—6,97 МПа.
Составы серий A и B в возрасте 28 сут показали прочность 5,95 и 5,98 МПа соответственно. Ни один образец серий E, F, G и H, изготовленный с использованием заполнителя 2, а также с добавкой к цементу золы-уноса (образцы серий E2 и F2) не достигли требуемой стандартом прочности. Прочность контрольных образцов серии 3 составила 6,66 МПа.
Таблица 1
Параметры |
Заполнитель 1 |
Заполнитель 2 |
||
2-8 мм |
8-16 мм |
2-8 мм |
8-16 мм |
|
Состав заполнителя, мас. % бетон природный заполнитель кирпич прочие минералы неминеральные примеси |
38,6 |
37,1 |
25,2 |
20,8 |
Насыпная плотность, кг/м3 |
2340 |
2380 |
2220 |
2300 |
Водопоглощение за 10 мин, мас. % |
3,2 |
3 |
4,8 |
4 |
Содержание хлоридов, мас. % |
0,021 |
0,026 |
0,008 |
0,012 |
Содержание сульфатов, мас. % |
0,23 |
0,25 |
0,3 |
0,33 |
Результаты испытаний показали, что многие составы, содержащие вторичные бетонные заполнители, не отвечают требованиям стандарта по прочности при сжатии. Это объясняется тем, что вторичный бетонный заполнитель характеризуется меньшей, чем природный заполнитель плотностью. Кроме того, прочность зависит не только от свойств заполнителя, но и от значения эффективного В/Ц, меняющегося в связи с различным содержанием влаги в исходном заполнителе. Общая открытая пористость бетона нижнего слоя элементов мощения, определяемая водопоглощением при давлении 15 МПа (в соответствии с DIN 52103) варьируется в интервале 15—25 об. %, поэтому в результате снижения плотности в воздушно сухих условиях возможно соответствующее уменьшение прочности при сжатии. Фактически требования DIN 18501 по прочности бетона элементов мощения могут быть выполнены при плотности заполнителя выше 2500 кг/м3.
Морозостойкость и стойкость к действию солей-антиобледенителей является важнейшим критерием при оценке качества бетонных элементов мощения. Эти свойства материала исследовали путем испытания на замораживание-оттаивание водонасыщенных образцов.
Морозостойким считается бетон, у которого потеря массы после 28 циклов замораживания-оттаивания не превышает 1500 г/м2.
Таблица 2
Серии |
Расход, кг/м3 |
|||||||||
цемент |
зола-унос |
Вторичный заполнитель 1 |
Вторичный заполнитель 2 |
Природный заполнитель |
||||||
0-2 мм |
2-8 мм |
8-16 мм |
0-2 мм |
2-8 мм |
8-16 мм |
0-2 мм |
2-8 мм |
|||
A |
325 |
— |
1062 |
433 |
472 |
— |
— |
— |
— |
— |
B |
329 |
— |
982 |
982 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
C |
330 |
— |
398 |
596 |
— |
— |
— |
— |
398 |
596 |
D |
332 |
— |
796 |
717 |
— |
— |
— |
— |
— |
478 |
1 |
345 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
827 |
1240 |
V |
345 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
827 |
1240 |
E |
327 |
— |
— |
— |
— |
— |
614 |
458 |
835 |
— |
F |
327 |
— |
— |
— |
— |
— |
951 |
— |
959 |
— |
G |
331 |
— |
— |
— |
— |
— |
487 |
957 |
487 |
— |
H |
329 |
— |
— |
— |
— |
— |
688 |
955 |
280 |
— |
2 |
352 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
822 |
1223 |
E2 |
237 |
108 |
— |
— |
— |
— |
623 |
464 |
846 |
— |
F2 |
237 |
108 |
— |
— |
— |
— |
963 |
— |
972 |
— |
3 |
237 |
108 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
850 |
1275 |
В случае бетона из смеси состава А, изготовленного с использованием только заполнителя 1 и включающего фракцию 8—16 мм, потеря массы составляла 900 г/м2, то есть была достигнута требуемая морозостойкость и стойкость к действию солей-антиобледенителей. Потеря массы после 28 циклов образцов из контрольных составов 1 и 2 составила соответственно 1100 и 900 г/м2. Образцы из бетонных смесей F и G разрушились после 14 циклов. Образцы из бетонной смеси E, дополнительно к заполнителю 2 содержащей рейнский речной песок фракции 0—2 мм после 28 циклов характеризовались предельно допустимой потерей массы 1500 г/м2.
Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о том, что использовать вторичный бетонный заполнитель фракций 2—8 и 8—16 мм для изготовления бетонных двухслойных элементов мощения можно только при тщательном подборе состава бетонной смеси с целью удовлетворения требований нормативов по всем показателям.
Многолетний опыт утилизации бетона накоплен в США, где ежегодно перерабатывают свыше 20 млн т бетонных отходов. По данным ряда американских фирм при получении вторичного щебня из утилизируемого бетона расход топлива в 8 раз ниже, чем при добыче природного щебня, себестоимость бетона на основе вторичного щебня ниже, чем бетона на природном щебне на 25%.
В отечественной практике производство вторичного щебня из строительных отходов относительно не велико. Наибольшее распространение получило использование вторичного нефракционированного бетонного щебня для устройства оснований под полы и фундаменты зданий, а также в дорожном строительстве в качестве подсыпок. Однако только в Москве к 2010 г. будет снесено около 2 тыс. пятиэтажных жилых домов, построенных в 50—60 гг. прошлого столетия. Всего же в городе около 11,5 тыс. пятиэтажных панельных домов, значительная часть которых будет снесена в ходе реконструкции жилищного фонда. При сносе одного такого панельного дома с четырьмя подъездами образуется почти 4 тыс. т лома. Большое количество бетонного лома образуется при реконструкции промышленных объектов и автострад. Внедрение передовых технологий переработки строительных отходов и проведение исследований, определяющих возможность применения полученных вторичных продуктов взамен дорогостоящих природных заполнителей позволит вернуть в обращение огромное количество минеральных материалов. Это не только улучшит экономические показатели производителей строительных материалов и конструкций, но и снизит нагрузку на окружающую среду.
Вакуумированное пеностекло — перспективный теплоизолятор
М.Н. КОКОЕВ, канд. эконом. наук, Кабардино-Балкарский государственный университет (г Нальчик)
Практически все существующие теплоизоляционные материалы, используемые в строительстве, являются по сути композиционными или смесевыми. Величина их коэффициента теплопроводности, как и другие важные характеристики, в основном определяются правилом аддитивности.
Поскольку компонентом с наиболее низкой теплопроводностью в изоляционных материалах является воздух, то их теплопроводность в значительной степени зависит от количества, размеров и структуры воздушных включений. Действительно, нет ни одного из традиционных теплоизоляционных материалов, у которого теплопроводность была бы ниже, чем у воздуха: 0,021—0,024 Вт/(мК). Близко подходит к этому пределу аэрогель кремниевой кислоты (λ = 0,026 Вт/(мК)). Однако это дорогой материал.
Более доступные материалы — пенопласты, теплопроводность которых равна 0,04—0,05 Вт/(мК) при плотности 40—50 кг/м3. Однако даже содержащие пламегасящие добавки пенопласты горючи, а продукты их термической деструкции весьма ядовиты. Допустимая рабочая температура вспененных полимеров не превышает 350 К, что во многих случаях совершенно недостаточно.
Если бы ячейки пористого материала можно было заполнить менее теплопроводным, чем воздух, газом, то их теплопроводность можно было существенно снизить. Газы с большой молекулярной массой, например фторхлоруглеводороды (фреоны), имеют минимальную теплопроводность. Однако большинство из них по физико-химическим, технологическим, гигиеническим и экономическим причинам малопригодны для применения в теплоизоляции. В случае применения диоксида углерода теплопроводность пористых материалов удалось бы приблизить к величине 0,015 Вт/(мК). Это в 1,8 раза ниже, чем у лучшего пенопласта. Но при очень тонких стенках ячеек диоксид углерода в порах через некоторое время заместится атмосферным воздухом за счет диффузии отдельных компонентов воздуха через перегородки ячеек теплоизолятора.
Решая задачу экономии энергоресурсов за счет улучшения теплозащиты зданий и теплотрасс, нельзя не учитывать затраты энергии на получение самих теплоизоляционных материалов. Расчеты показывают, что энергоемкость производства новых теплоизоляционных изделий не должна превышать 10—15 кг усл. топлива на 1 м2 теплоизолируемой поверхности здания. Если указанные требования не соблюдать, то энергозатраты на производство теплоизоляции сведут на нет экономию энергоресурсов, получаемую за счет повышения теплозащиты зданий при их эксплуатации. Такие материалы как пустотелый кирпич, облегченные блоки с использованием различных вяжущих, легкий бетон и др., безусловно, необходимы строительству, но все же главная их функция — несущая, а не теплозащитная.
Для России разработка и производство в короткие сроки современных теплоизоляционных материалов особенно актуальны, так как период планомерного наращивания в течение десятилетий производства совершенных теплоизоляционных материалов, как это делалось в США, Канаде и странах Западной Европы, в России упущен. Поэтому в настоящее время, наряду с увеличением выпуска уже освоенных материалов, необходима разработка новых высокоэффективных теплоизоляционных изделий, параметры которых отличались бы в лучшую сторону в несколько раз.
Для решения подобной задачи особый интерес представляют высокие теплофизические свойства теплоизоляционных систем, основанных на использовании вакуума. Среди них, например, хорошо известна вакуумно-порошковая изоляция, применяемая в криогенной технике. Особые свойства вакуумно-порошковой изоляции обеспечиваются тем, что теплопроводность дисперсных материалов, помещенных в вакуум, в десятки раз ниже, чем при нормальном атмосферном давлении. Так, перлитовая пудра при атмосферном давлении имеет коэффициент теплопроводности 0,05 Вт/(мК). В условиях вакуума в интервале 0,1—10 Па теплопроводность этого материала равна 0,0011 Вт/(мК), то есть меньше, чем при атмосферном давлении в 45 раз [1]. По отношению к теплопроводности лучшего экструзионного пенополистирола теплопроводность перлита в вакууме меньше в 24 раза.
Однако прямое заимствование теплоизолирующих конструкций, используемых в криогенной технике, для строительных целей невозможно. На основе физических идей вакуумной теплоизоляции в 1997 г. была разработана легкая вакуумно-порошковая теплоизоляционная панель в тонкой комбинированной оболочке. Здесь давление внешней среды дисперсный или волокнистый наполнитель теплоизоляционного изделия воспринимает через мягкую герметичную оболочку [2]. Как показали расчеты и испытание макетного образца, вакуумно-порошковая панель по теплоизолирующей способности в 5—6 раз более эффективна, чем лучший экструзионный пенополистирол. К сожалению, из-за отсутствия финансирования это перспективное направление в разработке легких эффективных теплоизоляционных изделий не получило дальнейшего развития.
В 2000 г. Центр прикладных исследований в области энергетики в Германии (г. Вюрцбург, Бавария) начал разработку и испытание в зданиях собственных вакуумно-порошковых панелей [3]. Эти изделия были разработаны немецкими коллегами независимо от наших разработок. Но принципиально они практически не отличаются от ранее предложенных панелей в России.
Одновременно с вакуумно-порошковыми панелями была разработана высоковакуумная теплоизоляционная панель для применения в строительстве. В этой конструкции удалось исключить использование порошковых или волокнистых наполнителей в теплоизолирующей панели с сохранением тонкой легкой оболочки изделия. Несмотря на это плоская панель противостоит атмосферному давлению. Высоковакуумная панель без высокодисперсных наполнителей упростит производство и снизит материалоемкость изделий [4, 5].
Однако известные и новые типы вакуумно-порошковой и высоковакуумной теплоизоляции имеют существенный недостаток — при нарушении герметичности оболочки сразу же теряются особые теплоизолирующие свойства вакуумной конструкции.
Поэтому в настоящее время разрабатывается эффективный теплоизолятор без указанного выше недостатка и с теплопроводностью, занимающей по своей величине промежуточное положение между лучшими традиционными теплоизоляторами с замкнутыми порами и применяемой в криогенной технике вакуумно-порошковой теплоизоляцией.
В качестве исходного материала для такого теплоизолятора взято силикатное пеностекло. В пеностеклах газовая фаза занимает 80—90% объема материала. Коэффициент теплопроводности обычного пеностекла близок к 0,04 Вт/(мК). Примерно от 2/3 до 4/5 этой величины приходится на теплопроводность газа в ячейках пеностекла. Можно предположить, что если поры в пеностекле освободить от заполняющего их газа, то есть вакуумировать, то теплопроводность такого пеностекла должна уменьшиться в несколько раз. Разработанный в связи с поставленной задачей способ получения пеностекла с вакуумированными ячейками, сущность которого является предметом изобретения, позволяет в несколько раз снизить теплопроводность материала за счет остаточного газа [6]. Однако остаются еще теплопроводность формообразующей твердой фазы и потери тепла за счет теплового излучения. Существует возможность снижения теплопроводности изделия за счет снижения доли проводящей твердой фазы.
Теплопроводность за счет инфракрасного излучения снижают известными методами, например, нанесением на поверхность изделий тонких пленок некоторых металлов. В частности, вакуумное напыление алюминиевых пленок на стекла хорошо отработано многими годами применения этой технологии в разных отраслях промышленности. В составных изолирующих блоках может быть несколько экранирующих слоев. Кроме того, сейчас применяются и другие способы нанесения теплоотражающих покрытий на стекла.
Таким образом, способ получения пеностекла с вакуумированными порами позволит снизить коэффициент его теплопроводности до 0,007 Вт/(мК). Это в 5—6 раз меньше, чем у обычного пеностекла, вспененных полимеров или лучших теплоизоляторов на основе сверхтонких базальтовых волокон.
Принципиальное отличие новой теплоизоляции вакуумного типа в том, что при местных повреждениях целостности изделия из вакуумированного пеностекла оно продолжает сохранять свои высокие теплоизолирующие свойства, характерные для вакуумной теплоизоляции. В пожарном отношении вакуумированное пеностекло соответствует классу А2.
Список литературы
- Архаров А. М., Беляков В. П., Ми-кулин Е. И. и др. Криогенные системы. М.: Машиностроение, 1987. 536 с.
- Кокоев М.Н. Перспективы применения вакуумно-порошковой теплоизоляции в строительстве // Строит. материалы. 1998. № 3. С. 14-17.
- R. Caps, J. Fricke. Konzepte fuer den Einsatz von evakuierten Daemmun-gen bei Passivhaeusern, Tagungsband 4. Passivhaus-Tagung, Kassel (2000).
- Кокоев М.Н., Федоров В.Т. Вакуумное теплоизоляционное изделие. Патент РФ № 2144595 с приоритетом от 26.11.1997.
- Кокоев М.Н, Федоров В.Т. Теплоизоляционное изделие с предельно низкой материалоемкостью // Строит. материалы. 1998, № 9. С. 10-12.
- Федоров В.Т. Вакуумированное пеностекло — новый теплоизолятор // Вестник Кабардино-Балкарского госуниверситета. Серия физические науки. Вып. № 8. Нальчик: КБГУ. 2003. С. 53—54.
Эффективный учет материалов с помощью весов
По материалам НПП «МЕТРА»
Динамичное расширение масштабов строительства в России диктует применение новых технологий, способных оптимизировать производственные затраты. Одна из таких технологий — комплексный весовой учет материальных ресурсов — успешно внедряется фирмой «МЕТРА» в различных отраслях промышленности.
НПП «МЕТРА» было основано в 1991 г. в первом российском наукограде — г. Обнинске и в настоящее время занимает одну из первых строчек в рейтинге российских предприятий — разработчиков электронной весоизмерительной техники. Его продукция имеет устойчивый спрос не только в России, но и за рубежом. В активе фирмы более 150 собственных проектных разработок, а производственные мощности позволяют ежегодно производить до 200 автомобильных и вагонных весов.
Вся выпускаемая весоизмерительная техника прошла государственные испытания и занесена в Государственный реестр средств измерений Российской Федерации и сертифицирована в странах СНГ — Белоруссии, Украине, Казахстане и Узбекистане.
За время работы на рынке весоизмерительной техники НПП «МЕТРА» наладило серийное производство большегрузных, специальных, автомобильных, вагонных, монорельсовых, паллетных, конвейерных и платформенных весов и дозаторов, а также тензометрических индикаторов и специального программного обеспечения для автоматизации весового учета на предприятиях. Широкая номенклатура продукции, применяющаяся в различных отраслях промышленности, позволяет констатировать универсальность разработок фирмы «МЕТРА». Это дает возможность каждому конкретному заказчику выбрать для себя оптимальную конфигурацию весового оборудования и на его базе наладить систему весового учета и контроля, полностью отвечающую технологическим задачам.
Для систем весового учета в промышленности строительных материалов и стройиндустрии может использоваться оборудование различных типов и назначения:
- автомобильные электронные тензометрические весы для статического взвешивания автомобилей, а также для поосного взвешивания в движении автомобилей и автопоездов;
- вагонные электронные тензометрические весы для статического взвешивания вагонов и цистерн с расцепкой;
- конвейерные тензометрические весы для непрерывного взвешивания различных сыпучих материалов, определения расхода материала, перемещаемого по конвейерной ленте, и производительности конвейера;
- дозаторы весовые дискретного (бункерные) и непрерывного (конвейерные) действия, предназначенные для управления технологическими процессами, связанными с непрерывной подачей сыпучих материалов в технологические установки, а также для автоматизации непрерывных и циклических процессов дозирования;
- платформенные весы для нагрузки от 6 кг до 3 т, предназначенные для учетных и технологических операций при приемке сырья, отпуске, дозировании, расфасовке и упаковке продукции, в том числе для работы в тяжелых условиях (агрессивные среды, запыленность, большой перепад температур, высокая влажность);
- индикаторы тензометрические серии МИКРОСИМ (одноканальные и многоканальные, для статического взвешивания и взвешивания в движении, для непрерывного и дискретного дозирования) предназначены для работы с тензометрическими датчиками различных типов в составе весоизмерительных устройств.
Вся весоизмерительная техника «МЕТРА» комплектуется компьютерным программным обеспечением, что позволяет контролировать расход материальных ресурсов, и в любой момент времени позволяет получать точную информацию о ходе производственного процесса.
Весоизмерительная система, обслуживающая производство, — это одно из основных звеньев, влияющих на точность выполнения технологического процесса. Поэтому использование на предприятии централизованной высокоточной тензоизмерительной системы позволяет установить оперативный контроль, осуществлять централизованный учет при приемке сырья, смешивании компонентов, учете и отгрузке готовой продукции.
При производстве строительных материалов достаточно широко применяются автомобильные и вагонные весы. Их разработку и производство фирма «МЕТРА» считает одним из основных направлений своей деятельности, поскольку системы весового учета на их основе одинаково эффективно используются в самых различных отраслях — от тяжелой металлургии до производства продуктов питания.
Для учета материалов на малых и средних предприятиях ПСМ производятся автомобильные весы типа М8200А двух модификаций — низкопрофильные и низкомостовые. Предназначенные для взвешивания в статике автомобилей и автопоездов, эти весы имеют диапазон взвешивания 30—60 т с дискретностью индикации от 10 до 20 кг.
Обе конструкции (всего выпускается 9 базовых моделей) разборные, для их транспортировки не требуется специальный транспорт. Для перевозки самой длинной серийно выпускаемой платформы достаточно одного длинномерного полуприцепа.
Автомобильные весы имеют также еще и монтажные преимущества. Для их установки требуется относительно малый объем земляных и бетонных работ. Сами весы не занимают много места — это особенно удобно на небольшой территории предприятия и при наличии ограничений по высоте.
Низкопрофильные весы могут устанавливаться как в приямок, так и над уровнем земли. Конструкция низкомостовых весов предназначена для установки над уровнем земли. Оба модельных ряда автомобильных весов снабжены повышенной защитой от рывков при остановке и в начале движения автомобиля. Они неприхотливы в работе (герметичные тензодатчики из нержавеющей стали производства Германии), удобны в обслуживании и рассчитаны на длительную эксплуатацию при температуре -30 — +400С. Весы могут обеспечиваться повышенной защитой от воздействий внешней среды за счет покрытия платформы цинком.
Для учетных операций при приемке и отпуске продукции, перемещаемой железнодорожным транспортом на крупных предприятиях, «МЕТРА» рекомендует специально разработанные вагонные весы марки М8300 с диапазоном взвешивания 2—200 т. Их конструкционные особенности позволяют производить повагонное или потележечное взвешивание вагонов и цистерн всех типов с расцепкой или без нее. В зависимости от варианта конструкции вагонные весы могут быть установлены как в бетонированную яму, так и на бетонное основание, располагаемое на насыпи. Монтаж весов М8300 не требует большого объема бетонных работ, поскольку их конструкция предусматривает экономичный и быстровозводимый фундамент. Транспортировка весов также не связана с особыми сложностями: весы имеют компактные размеры и могут перевозиться без специального разрешения на перевозку негабаритных грузов.
Все модели автомобильных и вагонных весов комплектуются программным обеспечением (ASNet и ASNet Pro — для автомобильных, WSNet и WSNet Pro — для вагонных), предназначенным для организации эффективного весового учета. Оно позволяет вести непрерывный учет грузопотока и полностью исключить несанкционированный провоз груза через весы. В числе функций программного обеспечения такие как ввод информации о взвешивании и сопроводительной информации в базу данных, поиск информации в базе данных, отображение процесса загрузки/выгрузки, регистрация и контроль доступа операторов, управление процессом взвешивания, трансляция показаний, конструирование отчетной документации с ее последующей распечаткой. Немаловажно, что программное обеспечение адаптировано к существующим компьютерным системам бухгалтерского учета, в частности к «1С: Бухгалтерия».
Ключевым элементом большинства весов «МЕТРА» является прецизионный тензоизмеритель МИКРОСИМ (зарегистрированная торговая марка предприятия) — первый и единственный прибор российского производства, удовлетворяющий требованиям ГОСТа и имеющий международную сертификацию International Organization of Legal Metrology (Франция). Соединенный с компьютерами в единую сеть и в сочетании с различными грузоприемными платформами, прибор обеспечивает широкие возможности по автоматизации, учету и регистрации производимых взвешиваний: позволяет организовать на предприятии систему весового учета и контроля. Эта система будет отвечать требованиям метрологического обеспечения производства, соответствовать утвержденным методикам выполнения измерений и обеспечивать передачу информации о весе в базу данных управления самим предприятием. В условиях жесткой конкуренции система весового учета может служить залогом не только стабильной работы предприятия, но и его успешного динамичного развития.
Очевидно, что для создания системы весового учета на конкретном предприятии прежде всего необходимо изучить технологическую задачу клиента, его реальные и потенциальные потребности в весовом учете и контроле. Однако практический опыт, приобретенный фирмой «МЕТРА» за долгое время сотрудничества с различными промышленными предприятиями, позволяет ей предлагать своим заказчикам не только типовые решения весовых систем, но и разрабатывать и поставлять специальное программное обеспечение по эффективному учету взвешиваемых грузов.
Статья взята из журнала «Строительные материалы»
Технологическая и экономическая целесообразность применения карбамидных пенопластов
А.А. ПАНКРУШИН, инженер, Нижегородский архитектурно:строительный университет
Повышение требований к тепловой защите зданий и сооружений привело к расширению номенклатуры теплоизоляционных материалов. Наряду с традиционными минераловатными изделиями и пенополистиролами на рынке появились новые марки теплоизоляции, которые имеют меньший опыт применения и эксплуатации. Применение этих материалов в зданиях повышенной ответственности с проектным сроком эксплуатации 50 лет и более, в том числе во многоэтажных жилых, приводит к необходимости тщательного исследования их эксплуатационных характеристик.
Одним из таких материалов является карбамидо-формальдегидный пенопласт, который благодаря доступности оборудования для его производства и низкой себестоимости получает все более широкое распространение, особенно в частном строительстве. Назвать его абсолютно новым нельзя, так как производство карбамидных пенопластов осуществляется около 50 лет. В нашей стране они выпускались под марками МФП, мипора и др. Совершенствование технологии производства и улучшение характеристик сырья привело к появлению новой марки карбамидного пенопласта — пеноизола.
Применение пеноизола для теплоизоляции зданий
Преимущественное распространение, в том числе и за рубежом, получил воздушно-механический способ изготовления карбамидных пенопластов, позволяющий получать материалы малой плотности (10—25 кг/м3) с тонкой ячеистой структурой. Отверждаясь, пена не увеличивается в объеме и не оказывает давления на стенки конструкции, что позволяет при положительной температуре окружающего воздуха вести заливку непосредственно на строительной площадке в заранее подготовленные полости (слоистые кладки, сборные металлоконструкции и т. д.). При всей привлекательности такого метода в ряде случаев в силу особенностей технологии и невозможности первичного визуального контроля могут возникнуть проблемы с качеством проведенных теплоизоляционных работ.
Показателен в этом плане пример снижения теплопотерь в производственном помещении с большим процентом остекления, в котором по техническим причинам отпала потребность в естественном освещении. Ввиду невозможности монтажа плитной теплоизоляции в июне 2003 г. была произведена заливка пеноизола в полость шириной 0,12 м между внутренним и наружным остеклением.
На первом этапе была произведена заливка половины всего объема. Для снижения себестоимости пеногенератор был отрегулирован на очень низкий расход карбамидно-формальдегидной смолы. Взятые пробы показали, что плотность пенопласта составила 4,8—7,8 кг/м3. На четвертые сутки явно стала наблюдаться усадка пенопласта, появились усадочные трещины. В итоге величина усадки составила порядка 10%, а максимальное раскрытие усадочных трещин достигало 10 см. Впоследствии образовавшиеся пустоты были ликвидированы путем применения плитного и дробленого пеноизола.
На втором этапе заливки был увеличен расход смолы. Плотность пенопласта повысилась до 11,1—12,2 кг/м3. Визуально усадки не наблюдалось. На третьей неделе после заливки появились усадочные трещины, но ширина раскрытия их в основном не превышала 1,5 см.
Усадочные трещины можно рассматривать как частный случай замкнутой воздушной прослойки толщиной 0,12 м, но малого поперечного сечения. Наряду с уменьшением общего сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции можно предположить что благодаря такой геометрии трещины, передача теплоты конвекцией и излучением в ней достаточно ограничена, что позволяет сохранить температуру внутренней поверхности конструкции выше точки росы и избежать промерзаний. Вероятно, этим объясняется отсутствие рекламаций с других аналогичных объектов, где отсутствует возможность визуально наблюдать результат заливки.
При производстве пеноизола в виде плит минимальные усадочные деформации (в пределах 2—3% по линейным размерам) и внутренние напряжения возникают при температуре 20оС и влажности 50—60%. При этом нужно обеспечить равномерное высыхание всех граней плиты, чтобы предотвратить коробление. Эксперименты с принудительной сушкой (температура 50оС, влажность 20—30%) показали, что даже в плитах небольшого формата (60×100 см) возникали внутренние напряжения, которые приводили к появлению трещин. В лабораторных условиях сушки при температуре 80оС до постоянной массы усадка годовалых образцов пено-изола плотностью 15 кг/м3 и влажностью 13 мас. % составила 4% по линейным размерам.
Осторожно следует применять плиты пеноизола в трехслойных железобетонных панелях. Для эксперимента было собрано несколько панелей с теплоизоляционным слоем из плит плотностью 15 кг/м3 и влажностью 20 мас. %. При вскрытии панелей на выходе из пропарочной камеры обнаружилась усадка по линейным размерам порядка 5%, при этом влажность пеноизола была значительно выше сорбционной. Следовательно, усадочные деформации еще будут увеличиваться в процессе эксплуатации панелей.
Причины образования усадочных трещин
Воздушно-механический способ пенообразования требует применения сильно разбавленных водой полимерных систем. Удаление воды вместе с другими низкомолекулярными продуктами при отверждении и высыхании пенокомпозиции сопровождается развитием существенных усадочных деформаций и внутренних напряжений в структурных элементах пенопласта. При достижении усадочными напряжениями значений, сопоставимых с прочностью пенополимера, происходит образование усадочных трещин. Можно предположить, что размер усадочных трещин в основном зависит от плотности, прочности пенопласта и кинетики сушки.
У карбамидных пенопластов низкой плотности работа материала зависит в большей степени от структурных параметров, чем от механических характеристик полимерной основы. С увеличением плотности изменяются геометрические параметры элементов ячеек, повышается их регулярность и возрастает жесткость структурного каркаса. При этом важно, что отверждение полимерной основы пеноизола и соответственно набор прочности продолжаются в течение нескольких недель. Кроме этого необходимо учесть, что прочностные характеристики полимерной основы карбамидных пенопластов при растяжении в три раза ниже, чем при сжатии — 8,4 МПа против 24,9 МПа [1].
Анализ данных, приведенных в литературе [2], и натурных наблюдений свидетельствует о том, что величина усадочных деформаций и внутренних напряжений находится в непосредственной зависимости от скорости изменения количества влаги в материале и его плотности и возрастает по мере удаления влаги.
Следовательно, для предотвращения появления усадочных трещин нужно выбирать режимы сушки, при которых динамика набора прочности будет опережать динамику накопления внутренних напряжений (см. рисунок).
Структура карбамидных пен, полученных воздушно-механическим способом, образована исключительно открытыми ячейками, содержание которых достигает 98%. Процесс испарения влаги идет весьма интенсивно даже в закрытых формах. По этой причине повлиять на режим сушки при заливке пеноизола в готовую конструкцию достаточно сложно. Уменьшить усадочные деформации можно только путем увеличения плотности пеноизола, что ведет к увеличению себестоимости теплоизоляции.
При производстве пеноизола в виде плит требуется осуществлять достаточно жесткий контроль влажности материала перед отправкой на строительную площадку. Бывает, что сухие при визуальной оценке плиты дают усадку внутри конструкции. Поэтому влажность плит должна быть близка к 20—25 мас. %, что соответствует сорбционной влажности пеноизола при v = 80%. Примерно такой сорбционной влажности соответствует влажность материалов в ограждающей конструкции по данным расчетов и натурных обследований.
Материалы Технониколь также поддерживают необходимый уровень влажности. При их применении усадка несущественна.
Экономическое обоснование применения пеноизола
Представляется актуальным изучение вопроса об экономической целесообразности применения пеноизола для утепления ограждающих конструкций. Согласно недавним публикациям единовременные затраты на утепление ограждающих конструкций могут не окупаться. Обусловлено это высокими учетными ставками на банковский кредит, низкой стоимостью тепловой энергии и дороговизной качественных теплоизоляционных материалов в России. Утепление ограждающей конструкции окупится согласно предложенной методике проверки экономической целесообразности [3] при выполнении следующего неравенства:
где АК — единовременные затраты на дополнительное утепление конструкции, USD/м2; Ак — разность коэффициентов теплопередачи до и после утепления ограждающей конструкции, Вт/(м2—оС);
Ro>1 и Ro2 — сопротивления теплопередаче до и после утепления ограждающей конструкции соответственно, (м2—оС)/Вт; ω — предельное значение для удельных единовременных затрат, при которых они окупаются, (USD/м2)/(Bт/(м2—оC)).
Согласно [4] предельное значение удельных единовременных затрат зависит от экономических и климатических показателей региона, в котором расположено здание:
ω = 0,024-ГСОП-Ст/(р/100), (3)
где 0,024 — переводной коэффициент, кВт-ч/(Вт-сут); ГСОП — градусо-сутки отопительного периода, определяемые согласно [4], оСсут/год; Ст — стоимость тепловой энергии, USD/^B^); р — фиксированная годовая процентная ставка за банковский кредит, % в год.
Для Нижнего Новгорода характеристики, входящие в (3), составляют:
- ГСОП = 4770 оС-сут/год;
- стоимость тепловой энергии Cт 0,009 USD/(кВт⋅ч)*;
- учетная ставка по банковским кредитам принимается равной ставке рефинансирования ЦБ РФ 16%.
Предельное значение удельных единовременных затрат для Нижнего Новгорода составляет:
ω= 0,024-4770-0,009/(16/100) = 6,44 (USD/м2)/(Bт/(м2—оC)).
Таким образом, для Нижнего Новгорода критерий окупаемости затрат на утепление ограждающих конструкций зданий (1) принимает вид:
В рассматриваемом случае утепления ограждающий конструкции здания путем заливки пеноизола плотностью 10—15 кг/м3 в межстекольное пространство толщиной 0,12 м разность коэффициентов теплопередачи (2) до и после утепления составляет, Вт/(м2—оС):
Здесь сопротивление теплопередаче ограждения до утепления равно сопротивлению теплопередаче заполнения светопроема в стальных переплетах с двойным остеклением Ro1 = 0,34 (м2—оС/Вт). Сопротивление теплопередаче ограждения после утепления принято равным термическому сопротивлению слоя пеноизола, то есть Ro2 = 0,12/0,042 = 2,85 (м2—оС/Вт). Расчетная теплопроводность пеноизола принята равной 0,042 Вт/(м2—оС).
Единовременные затраты на утепление ограждения равны стоимости материала и работы и составили 3,2 USD/м2.
Таким образом, критерий окупаемости (4) принимает вид:
3,2<6,44-2,59, или 3,2<16,68.
Выполнение этого неравенства свидетельствует об окупаемости единовременных затрат на дополнительное утепление рассмотренного производственного помещения. Следовательно, можно рассчитать прибыль от снижения теплопотерь вследствие утепления ограждения.
Ежегодная прибыль за счет снижения затрат на отопление на 1 м2 ограждения, ДЭ, определяется по формуле:
ΔЭ = 0,024-ГСОП-Δk⋅Cm. (5)
Подстановка в эту формулу значений используемых параметров дает:
ΔЭ = 0,024⋅4770⋅2,59⋅0,009 = 2,67 USD/(м2⋅год).
Период окупаемости единовременных затрат определяется по формуле
Т0 = 1п[1/(1-(ДК/ДЭ)-(р/100))]/П(1+р/100). (6)
Расчет по формуле (5) дает
Т0 = /п[1/(1-3,2/2,67)(16/100)]//п(1+16/100) = 1,43 года.
По формуле (5) можно рассчитывать период окупаемости единовременных затрат без учета процентной ставки по кредиту банка, это соответствует случаю р→0. При этом период окупаемости единовременных капиталовложений составит:
Т0 = ДК/ДЭ = 3,2/2,67 = 1,2 года.
Выплаты процентов по кредиту слабо влияют на продолжительность периода окупаемости. Это объясняется низкой себестоимостью утепления пеноизолом. Таким образом, выполненное утепление ограждений полностью окупится через 1,5 года, после чего оно будет приносить прибыль при условии, что долговечность утеплителя превышает 1,5 года.
Экономической характеристикой теплоизоляционного материала является комплексный параметр «стоимость — теплопроводность» Сут-Хут [4]. Чем меньше значение этого параметра, тем экономически выгоднее его применение для утепления здания. Для пеноизола Сут-Хут = USD•Вт/(м2—оС). Низкое значение СутХут для пеноизола делает его применение экономически выгодным даже с учетом высоких ставок на банковский кредит и низких цен на тепловую энергию.
В связи с вышеизложенным представляют интерес исследования кинетики удаления влаги при высыхании, а также дальнейшее совершенствование состава смеси и технологии производства, способствующее повышению формостабильности карбамидоформальдегидных пенопластов, полученных воздушно-механическим способом.
Очевидно, что в условиях рынка любые изменения в технологии изготовления пеноизола должны рассматриваться и с позиции экономической целесообразности. Увеличение плотности и жесткое соблюдение режимов сушки вызывает увеличение себестоимости пенопласта. Но на основании приведенного выше расчета экономических характеристик применения пеноизола можно отметить, что резервы для такого увеличения есть.
Список литературы
- Гурьев В.В., Жолудов В.С., Петров-Денисов В.Г. Тепловая изоляция в промышленности. Теория и расчет. М.: Стройиздат. 2003. 415 с.
- Дмитриев А.Н. Управление энергосберегающими инновациями. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов. 2001. 314 с.
- Гагарин В.Г. Экономические аспекты повышения теплозащиты ограждающих конструкций зданий в условиях рыночной экономики. // Светопрозрачные конструкции. 2002. № 3. С. 2—5; № 4. С. 50—58.
- СНиП II-3—79*. Строительная теплотехника.
* Отчеты о деятельности РАО «ЕЭС России» представлены на сервере по адресу: http://www.eesros.elektra.ru.
Статья взята из журнала «Строительные материалы»
Современные решения в реконструкции и гидроизоляции
Как защититься от воды и сырости?
Л.Ю. ЛАТЫШЕВА, С.В. СМИРНОВ, главные эксперты отдела маркетинга
«ТД НИИЖБ-трейдинг» (Москва)
Ряд конструкций в силу своего назначения находится в постоянном контакте с водой — это ванные, душевые, бассейны, емкости для хранения воды, небольшие бассейны, располагающиеся в цокольном этаже коттеджа, предназначенные для купания и освежения после сауны, а также открытые бассейны значительно большего размера для сада, органично вписывающиеся в архитектурную планировку, постоянная потеря воды из которых вызывает переувлажнение близлежащей почвы и заболачивает участок.
Подземные элементы здания — подвалы, фундаменты — также находятся под воздействием воды, особенно при высоком уровне грунтовых вод. Грунтовые воды могут стать причиной развития грибков, плесени и бактерий на фундаментах и подземных стенах зданий, а также привести к возникновению протечек. Большинство оснований, используемых в строительстве, имеет пористую структуру, довольно хорошо пропускает воду, что является существенным недостатком. Влага проникает в поры и, замерзая зимой, расширяется и разрушает материал основания на глубину своего проникновения. В этом одна из причин порчи фундаментов и других конструктивных элементов, не обработанных гидроизолирующими материалами или не укрытых на зиму. Например, бордюрный камень за один сезон может превратиться в труху. Таким образом, значение гидроизоляции очевидно.
В настоящее время на рынке представлены разнообразные гидроизоляционные материалы (рулонные материалы, гидрошпонки, гидрошвы GB, мастичные, окрасочные и другие составы) и технологии их применения.
Система материалов выбирается в зависимости от состояния гидроизолируемой поверхности и количества воды, которое может на нее воздействовать.
В подвальном помещении необходимо постоянно поддерживать определенный температурно-влажностный режим, так как чрезмерная влажность может привести к образованию конденсационной воды. Конденсат образуется в том случае, если в подвальном помещении холодный потолок или оно плохо проветривается. Если же причина мокрых стен иная, то необходимо выполнить гидроизоляцию помещения.
Защита подвала от влаги осуществляется посредством гидроизоляции наружных стен и пола, так как вода, проникающая в подвальное помещение, влияет на устойчивость всей конструкции. Чаще всего причиной затопления являются грунтовые, сточные и поверхностные воды, а также повреждение напорных трубопроводов. В случае если пол подвального помещения подвержен воздействию напора грунтовых вод, его необходимо проектировать из жестких железобетонных плит. Плиты пола, не испытывающего давления воды, должны иметь толщину не менее 10 см. На армированные бесшовные и ровно затертые плиты пола рекомендуется укладывать водонепроницаемые стяжки. Особое внимание нужно уделять швам.
Предотвратить проникновение воды в конструктив бетона можно несколькими методами:
- защитой от капиллярного проникновения воды;
- защитой от активного проникновения через швы, трещины и рыхлый бетон;
- инъектированием специальных растворов в конструктив бетона для заполнения пустот и трещин.
В первых двух методах применяются гидроизоляционные материалы на цементной основе. Для защиты от капиллярного проникновения воды через поры бетона в последнее время все чаще стали применять гидроизоляционные материалы на цементной основе проникающего действия, например разработанную НИИЖБ серию материалов Гидро-S проникающего действия (ГОСТ 30108—94). В своем составе они имеют специальные минерально-химические добавки. Принцип их действия заключается в проникновении под воздействием осмотического давления химически активных веществ в капиллярно-пористую структуру бетона, где, взаимодействуя с составляющими цементного камня, они образуют нерастворимые нитевидные кристаллы, заполняющие (кольматирующие) микротрещины, поры и капилляры бетона. Кольматируя поры, кристаллы гидротехнической смеси уплотняют структуру бетона, тем самым перекрывая доступ для воды, но не для воздуха.
В отличие от зарубежных аналогов Гидро-S проникающего действия не содержит полимеров. В его состав входят только минеральные вещества. Так как Гидро-S проникающего действия состоит из тех же материалов, что и сам бетон, то при соединении они превращаются в единое плотное и влагонепроницаемое целое. При дальнейшей эксплуатации он имеет тот же коэффициент линейного расширения, что и бетон, поэтому работает с ним синхронно. Морозостойкость повышается с 200—300 до 500 и более циклов. Полимеризованная гидроизоляция в этом отношении действует хуже, так как полимеры имеют отличные от бетона прочность при отрыве и сжатии, уровень pH и коэффициенты расширения.
Однако следует отметить три существенных момента, сдерживающих применение проникающей гидроизоляции:
- размер капиллярных трещин, превышающий 0,3 мм;
- действие динамических нагрузок на защищаемую поверхность;
- поверхность, выполненная из кирпича (камня).
Таким образом, если бетон имеет большие поры и микротрещины, а также если нет уверенности в трещиностойкости конструкции, то в таких случаях целесообразно применять «бронирующую» гидроизоляцию. Она представляет собой слой из гидроизоляционной цементно-песчаной смеси толщиной не менее 3 см по армирующей сетке. В случае использования Гидро-SII Плюс достаточно слоя в 1,5 см, а в некоторых случаях она может применяться без армирующей сетки. Слой наносится как штукатурка или методом торкретирования.
При нанесении гидроизоляционных материалов следует обратить особое внимание на качество подготовки поверхности. Ее необходимо очистить от пыли, грязи и рыхлостей. В случае использования Гидро-S проникающего действия необходимо смочить поверхность, а при использовании цементно-песчаных смесей Гидро-S и
НЦ после проведения работ в соответствии с инструкцией требуется поливать или смачивать поверхность бетона. Места активных протечек воды через трещины и швы устраняются с помощью быстротвердеющих материалов, так называемых гидропломб типа Гидро-S-Б. Они готовятся небольшими порциями и твердеют в течение 30—60 секунд. Способ применения требует определенных навыков и правильной обработки мест протечек. Этот метод дает гарантированный результат при правильном соблюдении технологии производства работ и с качественным гидроизоляционным материалом.
Метод инъектирования требует наличия специального оборудования и подготовленных специалистов. Чтобы закачать состав в тело бетона, бурятся шурфы на расчетную глубину, устанавливаются инъекционные пакеры и через шланги высокого давления насосом подается специальный состав. Инъектирование применяется в основном вместе с методом гидроизоляции цементными материалами, чтобы такой материал распространялся в теле бетона, не выходя наружу через трещины и поры.
При кратковременном воздействии гидравлического напора используют рулонные материалы, тогда как при длительном целесообразнее применять защитный бетон. Однако в результате атмосферного воздействия и подвижки грунта в рулонной гидроизоляции могут возникать трещины.
С целью защиты оснований из бетона, силикатного кирпича, штукатурки и др. от деструктурирующих природных процессов, в основном от капельной влаги, используются различные пленочные покрытия и пропитки, кардинально изменяющие свойства поверхности. Пленочные покрытия имеют ряд принципиальных недостатков. Далеко не всегда удается получить на поверхности равномерную сплошную пленку, так как она растрескивается из-за разницы коэффициентов теплового расширения. В местах разрыва образуются застойные зоны, где скапливаются вода, грязь. Это приводит к разрушению основания. Пленки часто нарушают естественный газообмен, что отрицательно сказывается на защищаемой конструкции.
В последние годы входят в моду искусственные водоемы. Для устройства небольшого водоема в саду часто используют стандартные цельные полиэтиленовые пруды. Это простой и удобный способ. Нужно выкопать соответствующее углубление и установить полиэтиленовый пруд. Однако если площадь пруда более 4,5 м2 или его форма нестандартна, то такой водоем надо делать из бетона на основе специальных гидроизолирующих цементов, например Гидро-S, НЦ, предпочтительнее смесь Гидро-SII Плюс. В этом случае после заливки чаши никакой другой гидроизоляции вообще не потребуется. Эти специальные цементы могут также использоваться для гидроизоляции уже имеющейся чаши.
Зарубежные гидроизоляционные материалы первого поколения отвечали требованиям по качеству и пользовались спросом, но к моменту использования обычно истекал срок годности, так как много времени уходило на перевозку. Сегодня многие из них изготовляются в ближнем зарубежье, где качество материалов ниже и, как правило, не срабатывает порядок подачи рекламаций. Цены на эти материалы снизились, но остаются достаточно высокими. В последнее время появился ряд отечественных гидроизоляционных материалов. Качество их пока еще нестабильно, хотя и находится в пределах рабочих параметров. Производителям можно предъявлять рекламации для замены товара. Цены на такие материалы ниже, чем на импортные, поэтому они уже сейчас начинают создавать им серьезную конкуренцию.
В любой ситуации следует внимательно подходить к выбору материалов, необходимых для надежной защиты от негативного воздействия воды и сырости.
LVL – новый конструкционный материал на российском рынке
А.Ю. ШУМСКИЙ, начальник отдела сбыта ОАО «LVL-Югра» (Санкт-Петербург)
Материал LVL (Laminated Veneer Lumber) представляет собой многослойный клееный шпон с параллельным расположением волокон. Брус и балки из LVL давно используется в странах Западной Европы и Северной Америки при возведении зданий и сооружений. В настоящее время мировое потребление LVL составляет около 4,5 млн м3 в год.
Успех материала определяется его уникальными свойствами, не зависящими от сезонных факторов, качества исходной древесины и др. LVL-материалы имеют высокую прочность при растяжении вдоль волокон и сжатии. Конструкции из LVL устойчивы и надежны.
Высокие технические характеристики материала (см. таблицу) обусловлены технологией изготовления.
Производство клееного шпонированного бруса сходно с производством фанеры: лущение хвойных пород дерева для получения шпона, сборка пакетов, склеивание и распиловка бруса.
В начале сырье проходит гидротермическую обработку при температуре воды 40±2оС, после чего разделывается. Для удаления металлических включений кряжи проходят через металлоискатель, затем дефектные участки выпиливаются, либо удаляется с линии. Далее кряжи распиливаются на чураки заданной длины. Обрезки от кряжей подаются на рубительную машину, а затем на сжигание. Выпиленные чураки поступают в зону лущения.
Полученный шпон сушится, затем сортируется. Форматный шпон (1910×1910 мм) подается на усование, неформатный — на линию вырубки дефектов и ребросклеивание.
Между собой листы шпона соединяются при помощи клея-расплава и клеевых нитей в непрерывную ленту. Далее ее раскраивают на листы заданной ширины. Сборка и подпрессовка осуществляется на автоматизированной линии производства балок. Склеенный брус проходит визуальный контроль. При обнаружении дефектов брус снимается с линии для переобреза и удаления дефектов. С поперечного конвейера брус поступает на поперечный раскрой, где производится отторцовка бруса, и далее на раскрой по требуемой ширине.
При такой технологии переработки древесины минимизируется негативное влияние на экологию региона, так как в этом случае возможно применение тонкомерной древесины, запасы которой воспроизводятся относительно быстро. Местом строительства производственного предприятия «LVL-Югра» был выбран г. Нягань Ханты-Мансийского АО, обладающего большими запасами лесных ресурсов. В настоящее время завод готовится к запуску, который планируется провести в июне 2003 г. Мощность завода, оснащенного оборудованием фирмы «Raute Wood» (Финляндия) составит 39 тыс. м3 LVL-материалов в год.
LVL-материалы предназначены для применения в виде каркасов и элементов перекрытия, колонн, крыш, оконных и дверных проемов, а также для изготовления элементов интерьера (лестниц, арок, и др.) зданий и сооружений различного назначения. Балки из LVL хорошо зарекомендовали себя при эксплуатации несущих большеразмерных опор и перекрытий. Такие элементы незаменимы при строительстве спортивных сооружений, рынков, крытых развлекательных комплексов.
В качестве связующего в производстве LVL используется низкотоксичная фенолформальдегидная смола, которая обеспечивает высокую прочность склеивания, и придает материалам повышенную водостойкость, стойкость к гниению и поражению насекомыми. Поэтому материалы из LVL обладают высокой долговечностью.
Фенолформальдегидная смола не окисляется и обладает высокой стойкостью к возгоранию, балки при пожаре обугливаются со скоростью 6 мм/мин, поэтому конструкции из LVL выдерживают значительные пожарные нагрузки.
Применение LVL-материалов позволяет значительно уменьшить нагрузку на фундамент и снизить теплопотери через несущие элементы, так как изделия на основе древесины характеризуются невысокой теплопроводностью.
Таким образом, благодаря высоким техническим характреистикам LVL-материалы могут во многих случаях заменить тяжелые бетонные конструкции, сохранить прочностные характеристики конструкций, повысить декоративность зданий и сооружений и др.
Физико-механические свойства LVL |
Значения показателей по типам балок |
|||
1 тип |
2 тип |
|||
Предел прочности при скалывании по клеевому слою после 6 ч кипячения |
При разрушении образцов по древесине, %, не более |
|||
80 |
60 |
40 |
Без ограничения |
|
0,2-0,4 |
0,4-0,6 |
0,6-1 |
Более 1 |
|
Предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон, МПа, не менее |
35 |
30 |
||
Модуль упругости при статическом изгибе, МПа, не менее |
10000 |
7000 |
||
Плотность при влажности 12%, кг/м3 |
400-640 |
|||
Класс эмиссии формальдегида |
Е1 |
Улучшенные материалы на базе новых технологий
Ю.Д. КОЗЛОВ, д-р техн. наук, О.П. СИДЕЛЬНИКОВА, д-р техн. наук,
В.В. КРАЮШКИН, инженер (Пензенская государственная
архитектурно-строительная академия)
ХХ век ознаменовался чрезвычайным событием в истории естествознания — впервые была получена энергия из атома. Быстро развивались исследования в области прикладных наук.
В начале XXI века потребности выхода промышленности на более высокий уровень развития потребовали привлечения новых достижений науки и на их базе — высоких технологий.
Изучение химических, биологических и других явлений, происходящих под действием интенсивных потоков излучений, способствовало возникновению самостоятельных областей науки — радиационной химии, радиационного материаловедения, радиационной металлургии, медицины и др. [1, 2].
Реализация радиационных процессов в промышленном масштабе в последние 15—20 лет показала не только неоспоримые перспективы использования ядерной энергии на практике, но и огромные коммерческие преимущества применения высоких технологий на базе источников излучений для развития различных отраслей хозяйства страны. Значительные достижения науки по отдельным областям производства рассмотрены в монографиях [1—3] и специальной литературе [4—8]. Практическая значимость таких процессов неоднократно подчеркивалась на международных конференциях и симпозиумах [6, 8—12].
Техническая возможность и экономическая эффективность реализации промышленных процессов определяются в основном наличием достаточно мощных источников излучений с физическими параметрами, необходимыми для проведения процессов. Следует отметить, что изготовление, транспортирование мощных радиоизотопных источников излучений, создание соответствующих установок и манипулирование источниками при эксплуатации в настоящее время уже относятся к области инженерной практики. При разработке этих этапов в значительной мере теперь будет использоваться опыт предшествующей работы с гамма-установками и установками с ускорителями электронов.
Таким образом, XXI век начат не только разработанными на стадии исследований новыми технологическими процессами, но и проверенными в заводских условиях эксплуатации мощными, экономичными установками с выпуском многотоннажных партий совершенно новых материалов в строительной индустрии и других отраслях хозяйства.
Радиационная технология в индустрии в последние годы выросла в самостоятельную область. Толчок в развитии этого направления оказало резкое повышение цен на топливо еще в 80-х годах XX века. В мире были повышены цены на углеводородное топливо и электроэнергию по сравнению, например, с 1972 г. в 6 раз, что, естественно, отразилось на ценах на сырье для производства пластмасс, каучуков и других материалов. Эта ситуация послужила основной причиной развития новых тенденций в использовании ионизирующих излучений, обеспечивающих снижение расхода сырья, высокую эффективность использования энергии и отходов.
Опыт создания и эксплуатации гамма-установок и установок с ускорителями электронов позволил в ряде случаев перейти к их серийному выпуску. Общая мощность радиационных установок в мире в конце ХХ века составила около 35 Мвт, в том числе установок с ускорителями электронов более 25 Мвт [2, 5, 8, 11]. Следует подчеркнуть, что мощность каждой установки, вводимой в эксплуатацию, повышается, что влияет на производительность выпускаемой продукции и экономику процесса [12].
Широкое развитие получили работы по модифицированию обычных строительных материалов синтетическими моно- и олигомерами с последующей радиационной полимеризацией их в пористой структуре.
Таблица 1
Свойства материала |
Модифицированная |
ВПМ* |
БПМ* |
ТПМ* |
ФГПМ* |
ГПМ* |
|
береза |
осина |
||||||
Плотность, кг/м3 |
1200 |
1100 |
1150 |
2900 |
2400 |
2500 |
2800 |
Содержание полимера, мас.% |
35 |
40 |
40 |
3-9 |
10-20 |
14 |
12-16 |
Прочность, МПа | |||||||
при сжатии |
15 |
12 |
130 |
200 |
150-190 |
60-100 |
60-100 |
при изгибе |
250 |
150 |
40 |
20-30 |
20-40 |
15-30 |
30 |
Водопоглощение за 24 ч, % |
6 |
6,5 |
6 |
0 |
0,52 |
0,09 |
0,5 |
Степень истираемости, г/см2 |
0,23 |
0,55 |
0,11 |
0,04 |
0,09 |
(5-7)10-4 |
(5-7)10-4 |
Морозостойкость, циклы |
250 |
250 |
250 |
5000 |
2000 |
2000 |
2000 |
Потеря прочности после воздействия кислот в течение 90 сут, % |
— |
— |
25 |
25 |
20 |
30 |
30 |
Горючесть | Трудносгораемые | Несгораемые | |||||
* ВПМ — волокнистые плиты модифицированные; БПМ — бетонополимерные материалы; ТПМ — туфополимерные материалы; ФГПМ — фосфогипсополимерные материалы; ГПМ — гипсополимерные материалы |
Таблица 2
Показатели |
Паркет из березы или осины |
Волокнистые плиты (ВПМ) |
Отделочные плитки с радиационно-отверждаемым покрытием (вместо керамических) |
Плиты искусственного мрамора (ФГПМ, ГПМ) |
Годовая производительность, тыс. м2/год |
500 |
500 |
1500 |
40 |
Капитальные затраты, тыс. р |
17000 |
18000 |
17000 |
18000 |
Годовые расходы, тыс. р |
5000 |
6000 |
7000 |
7000 |
Себестоимость,
р/м2 |
40-50 |
40-60 |
20-40 |
200-300 |
Срок окупаемости, лет |
0,8-1 |
0,8-1 |
0,6-1 |
0,8–1,5 |
В России работают установки по модифицированию паркетной плитки, производству поропласта, радиационно-модифицированных полиэтиленовых сантехнических изделий (труб, радиаторов), монтажных муфт, манжет и пленок, процессы радиационного отверждения лакокрасочных покрытий на изделиях из древесины, металла, пластмассы и других материалов [1, 2, 11].
В последние годы нами было уделено большое внимание переработке сравнительно дешевого сырья (песок, гипс), бытовых и промышленных отходов (древесина и растительные отходы, фосфогипс, каменные строительные отходы и др.). На этой основе разработаны перспективные материалы: радиационно-модифицированые волокнистые, гипсо- и фосфогипсополимерные плиты (искусственный мрамор), композиционные отделочные с любой фактурой и рисунком плитки с радиационно-отверждаемым покрытием. Все эти и другие материалы в основном изготовляются из отходов или дешевого сырья, но имеют высокие физико-механические и химические показатели и красивую фактуру, позволяющие их использовать для наружной и внутренней отделки офисов, жилых и промышленных зданий. Особенно следует подчеркнуть возможность широкого использования модифицированных волокнистых плит для настила полов в животноводческих фермах. Для сравнения ниже приведены характеристики некоторых материалов.
Известно, что промышленность строительных материалов — ресурсоемкая отрасль. В ней расходы на сырье, топливо, электроэнергию составляют более 60% общих затрат на производство. На долю топливно-энергетических ресурсов в структуре материальных затрат приходится до 30—35%. Анализируя производство рассматриваемых материалов, следует подчеркнуть, что благодаря применению источников излучения затраты на энергетические ресурсы сокращаются до 15—20%. При отверждении каждого миллиона квадратных метров покрытия ускоренными электронами будет сэкономлено более 3 млн кВтч электроэнергии.
Основные физико-механические показатели отдельных радиационно-модифицированных материалов, представленных в работе [2], приведены в табл. 1.
Промышленность может существенно улучшить состояние окружающей среды при условии частичной замены природного сырья отходами промышленности — золами, шлаками, фосфогипсом и т. п.
Существенным является и то обстоятельство, что при использовании радиационной технологии и отходов с низкими удельными активностями, при облучении температура материала не поднимается выше 60оС, поэтому коэффициент эманирования радия в материале остается почти неизменным, а эффективная удельная активность низкая (20—30 Бк/кг). Этот эффект дает возможность использовать новые материалы (при необходимости) для снижения мощности дозы в помещении.
Целесообразность реализации радиационных процессов в значительной мере определяется их экономической эффективностью и коммерческой целесообразностью.
Для сравнения экономической эффективности радиационного способа производства, полагая неизменность средней отпускной цены на продукцию, производимую другими способами, показателем являются приведенные затраты (р/ед. продукции). Как известно, на этот показатель влияет: годовая производительность, капитальные (единовременные) затраты и годовые (текущие) расходы. В табл. 2 приведены основные экономические показатели производства некоторых радиационно-модифицированных материалов.
Анализируя представленные данные, следует подчеркнуть, что из всего многообразия наиболее перспективных радиационных технологий [2] следует выделить процессы радиационного модифицирования отходов (ВПМ), производство отделочных многоцветных плиток с радиационно-отверждаемым покрытием и искусственного мрамора.
Список литературы
- Козлов Ю.Д., Путилов А.В. Технология использования ускорителей заряженных частиц в индустрии, медицине и сельском хозяйстве. М.: Энергоатом-издат. 1997. 377 с.
- Козлов Ю.Д., Путилов А.В. Основы радиационной технологии в производстве строительных материалов. М.: Руда и металлы. 2002. 335 с.
- Козлов Ю.Д. Радиационно-химическая технология в производстве строительных материалов и изделий. М.: Энергоатом-издат. 1989. 273 с.
- Vrancken A. Применение радиационной обработки полимеров в 80-е годы // j. otl Color Chem. Assos. 1984. Vol. 67. № 5. P. 118-126.
- Вестник АДС «Радтех Евразия». М.: НИИТЭХИМ. 1992-1993. Вып. 1-5.
- Доклады международной конференции «Ядерная технология в СССР: проблемы и перспективы (экология, экономика, право)». Обнинск. Ядерное общество СССР. 1990.
- Указатель отечественных и зарубежных материалов. Сер. Радиационная техника. М.: ЦНИИ-атоминформ. 1984-1995.
- Proceeding of the IV International Congress of Radiology. Rio de Jeneiro, 1997.
- Пикаев А.К. Пятая международная конференция по радиационной технологии // Химия высоких энергий. 1985. Т. 19. № 2. C. 187-190.
- 7-th International Meeting Radiation Processing // Invited papers. April 23-28. Center. The Nother-lands, 1989.
- Доклады VI Международной конференции «Ядерная энергетика и промышленность». Обнинск. Ядерное общество. 2000.
- Tpansactions jf the Eight International Meeting on Radiation Processing // Radiat. Phys. and Chem., 1992. Vol. 3, № 4-5.
Перспективы развития производства и применения керамической черепицы в России
В.А. ТЕРЕХОВ, канд. техн. наук, вице-президент ЗАО «Концерн Росстром» (Москва)
В последнее десятилетие россияне заново открыли для себя окружающий мир. У нас появилась возможность путешествовать не только перед экраном телевизора, но лично посетить любую страну мира. Мы смогли убедиться в том, что не жилые дома сами по себе, а крышной наряд и конструкция крыши являются неотъемлемой национальной особенностью многих народов. Крыша — самый заметный элемент жилого здания, поэтому ее стремятся показать и украсить.
Старинные российские кровельные материалы — солома, дерево, свинцовые, медные и железные листы. Позднее железные листы стали окрашивать и оцинковывать. Купольное золочение по праву считается символом российского культового зодчества.
В период развития крупнопанельного жилищного домостроения преобладали плоские и бесчердачные конструкции кровель. В те годы не было условий для привития архитекторам, строителям и потребителям жилья эстетического вкуса к форме и убранству крыши.
Сложившемуся положению соответствовала и нормативно-техническая база. В разделе «Кровля» строительного каталога «Перечень действующих нормативных и рекомендательных документов по строительству», изданного в 1998 г., приводится всего семь «Рекомендаций» и «Руководств», которые касаются устройства плоских крыш с применением мягких кровельных материалов, битумных эмульсий и окрасочных составов.
Бурное развитие коттеджного строительства привлекло на отечественный рынок большое количество зарубежных материалов для устройства кровли. Однако мы не были готовы соответственно воспринять новые материалы и технологии. Грустными памятниками индивидуальной архитектуры России начала 90-х годов XX столетия являются дорогие, но безвкусные особняки, в которых кровельное покрытие находится в дисгармонии с конструкцией кровли. Часто такие здания строили практически без участия архитекторов.
Сложные кровельные сопряжения
На выбор конструкции крыши и кровельного материала влияет множество факторов:
- метеорологические (величина атмосферных осадков, воздействие солнечной радиации, ветровые и снеговые нагрузки, температурные колебания, содержание агрессивных веществ в атмосферном воздухе);
- бактериологические (жизнедеятельность насекомых и различных микроорганизмов);
- национальные традиции в архитектуре данного региона;
- архитектурный облик окружающих зданий;
- конструкция самого здания и его расчетная долговечность.
Таблица 1
Виды нагрузки для региона с континентальным климатом | Керамическая штампованная черепица типа Марсельской | Металлическая
черепица |
||
Удельная нагрузка | ||||
кг/м2 | % | кг/м2 | % | |
Собственный вес покрытия (с обрешеткой и вентиляционно-утеплительными материалами) | 50 | 19,8 | 9 | 4,6 |
Снеговая нагрузка | 100 | 39,7 | 100 | 51,4 |
Ветровая нагрузка | 30 | 11,9 | 30 | 15,4 |
Суммарная нагрузка | 180 | 71,4 | 139 | 71,4 |
Коэффициент запаса прочности | 1,4 | 1,4 | ||
Общая расчетная нагрузка с учетом коэффициента запаса прочности | 252 | 100 | 194,6 | 100 |
Таблица 2
Годы | Германия, млн м2 | Австрия, млн м2 | Швеция, млн шт. | Франция, тыс. т | Италия, млн м2 | Швейцария, млн шт | Испания, млн м2 |
1990 | 27,5 | 1 | 11,2 | 40,4 | 32,7 | 4,6 | 18,9 |
1991 | 29,7 | 1,8 | 10,7 | 40,4 | 30,2 | 4,1 | 18,3 |
1992 | 34,7 | 2,2 | 9,7 | 39,5 | 34,9 | 3,8 | 18,1 |
1993 | 36,4 | 1,9 | 10,3 | 40,6 | 37 | 3,8 | 18 |
1994 | 36,6 | 2 | 9,9 | 46,2 | 37,8 | 4,5 | 19 |
1995 | 43,6 | 2,3 | 9,4 | 52 | 38 | 4,3 | 20 |
1996 | 46 | 2,5 | 10,8 | 47,3 | 36 | 3,8 | 21 |
1997 | 45,4 | 2,7 | 11,2 | 49,4 | З6,1 | 3,9 | 22 |
1998 | 47,7 | 2,5 | 12,1 | 49,6 | 36,4 | 3,401 | 24,8 |
1999 | 53,7 | — | — | 54,8 | 34,4 | 3,9 | 28,5 |
2000 | 54,2 | — | — | 54,9 | 35,1 | — | — |
Примечание. По данным Европейской ассоциации предприятий тяжелой глиняной промышленности — TBE. |
Керамическая черепица — самый древний искусственный материал для убранства крыши. Научившись обжигать глину, человек привел черепицу на смену плиточным сланцам и песчаникам.
Конструкции как крыши под черепичную кровлю, так и самой черепицы для различных климатических условий настолько продуманны и отработаны, что позволяют эксплуатировать черепичные крыши веками без значительных ремонтов и применения дополнительных защитных материалов.
Поистине уникальное сочетание свойств и внешнего вида керамической черепицы позволяет создать качественное, долговечное, эстетически привлекательное покрытие практически на любом здании. Это стало одной из причин создания многочисленных суррогатов исторически лидирующего материала: цементно-песчаная черепица, металлочерепица, «мягкая» черепица (на основе битума). Обращает на себя внимание тот факт, что для этих кровельных материалов не придумано собственных названий.
Для продвижения на рынок подменителей, но не заменителей керамической черепицы в последние годы выпускаются рекламные буклеты, публикуются статьи и реклама в массовых изданиях строительной направленности, размещается реклама на радио и телевидении. Фирмы, торгующие цементно-песчаной, металлической и «мягкой» черепицей, проводят различные семинары, привлекают к сотрудничеству ученых, проектировщиков и архитекторов.
Таблица 3
Расположение
строения |
Регионы с умеренным климатом | Регионы
с континентальным климатом |
Регионы с суровым климатом | |||
Минимальные уклоны кровли из керамической черепицы | ||||||
м на м | градусы | м на м | градусы | м на м | градусы | |
Защищенная зона | 0,35 | 19о 15 | 0,35 | 19о15 | 0,5 | 26о30 |
Обычная зона | 0,4 | 21о45 | 0,5 | 26о30 | 0,6 | 31о |
Зона с риском (зона с весьма высокими природными нагрузками) | 0,6 | 31о | 0,7 | СО
сл о |
0,8 | 35о15 |
Таблица 4
Вид черепицы | Уклон кровли в градусах | Построечная площадь здания на 1м2 кровли | Площадь кровли в м2 на 1 м2 построечной площади здания |
Плоская ленточная черепица | 63о | 0,46 | 2,19 |
61о | 0,49 | 2,05 | |
57о | 0,54 | 1,84 | |
53о30 | 0,6 | 1,68 | |
49о | 0,66 | 1,52 | |
45о | 0,71 | 1,41 | |
42о | 0,75 | 1,34 | |
Минимум 38о30 | 0,78 | 1,28 | |
Пазовая штампованная черепица небольших размеров | 37о | 0,8 | 1,25 |
31о | 0,86 | 1,16 | |
26о30 | 0,9 | 1,11 | |
Минимум 21о45 | 0,93 | 1,07 | |
Крупноразмерная пазовая штампованная черепица (типа Марсельской) | 19о15 | 0,93 | 1,07 |
16о | 0,96 | 1,04 | |
Минимум 11о15 | 0,98 | 1,02 | |
Специальная черепица для небольшого уклона кровли | 8о30 | 0,99 | 1,01 |
Отечественные производители и поставщики керамической черепицы остаются в стороне от рекламного рынка в России, а техническая литература по ее производству и применению, конструкциям черепичной кровли, а также необходимая нормативно-техническая документация не выпускаются уже много лет.
Керамическая черепица при правильном построении крыши имеет множество преимуществ перед другими кровельными материалами, в том числе самыми современными. Бесшумная под действием ветра и дождя, она не боится резких температурных перепадов, экологически безопасна, не прогревается в зной, энергетически экономна и долговечна, пожаростойка и надежно защищает от внешнего огня.
Основным недостатком керамической черепицы обычно называют относительно большую массу, из-за чего требуется увеличение расхода материала для устройства крыши и обрешетки. Однако расчеты показывают, что для устройства кровли из керамической черепицы требуется всего на 15—20% больше лесоматериалов, чем для металлической. При этом обычно меняется шаг стропил (700 мм вместо 900 мм). Практически для всех регионов России эта величина незначительна по сравнению с общими затратами на устройство крыши.
Доля собственного веса керамической черепицы в общей расчетной нагрузке кровли составляет около 20% (табл. 1). Другим недостатком керамической черепицы называют высокую стоимость. Приходится встречать, например, такие сравнения: стоимость 1 м2 металлочерепицы с обрешеткой — 18—22 USD, «мягкой» черепицы со сплошной обрешеткой из влагостойкой фанеры — 30 USD, керамической или цементно-песчаной черепицы — 25—30 USD, керамогранитной (появилась и такая) — 40 USD. При этом не акцентируется внимание на то, что за время надежной эксплуатации керамической черепицы «мягкую» и металлическую придется заменять не менее трех раз.Поэтому сравнение веса собственно изделий или стоимости 1 м2 при выборе кровельных материалов без учета нагрузок на кровлю и последующих эксплуатационных затрат.
Керамическая черепица в европейских странах пользуется огромной популярностью, ее производство растет из года в год (табл. 2). В то же время быстро увеличивается и производство цементно-песчаной (Германия) и металлической (Швеция) черепицы.
В Западной Европе распространены следующие мощности черепичных заводов:
- 10 млн шт. черепицы в год, что соответствует покрытию 750 тыс м2 построечной площади в год;
- 5 млн шт. черепицы в год, что соответствует 380 тыс м2 построечной площади в год;
- 3 млн шт. черепицы в год, что соответствует 230 тыс м2 построечной площади в год.
Ведущие производители черепицы тесно сотрудничают с проектными и специализированными строительными фирмами по устройству крыш и выполнению кровельных работ, уделяют большое внимание разработке и внедрению широкой номенклатуры основных и доборных изделий.
Конструктивно керамическая черепица подразделяется на пазовую и плоскую, которую изготавливают соответственно штампованием или ленточным формованием. Применение того или иного вида черепицы зависит от уклона кровли, который в свою очередь определяется климатическими условиями региона и конструкцией кровли.
Например, специалисты фирмы «СЕРИК» (Франция) подразделяют Европейско-Азиатский континент в зависимости от климатических условий на три региона с тремя зонами по нагрузке (табл. 3).
Зависимость уклона кровли от типа используемой черепицы и наоборот приведены в табл. 4.
Часто, особенно в Германии, рекомендуют плоскую черепицу, так называемый ласточкин хвост, получаемую методом экструзии.
Однако крупноразмерная штампованная черепица типа Марсельской марки М-13 имеет ряд преимуществ. Благодаря двойному затвору и большому формату она гарантирует большую герметичность кровли, что особенно важно в странах с суровыми климатическими условиями: ветер, дождь, большая снеговая нагрузка, значительный температурный перепад в течение суток.
Масса 1 м2 кровли из штампованной черепицы М-13 значительно меньше (44,2 кг/м2), чем из плоской (65 кг/м2), а следовательно и сокращаются затраты на изготовление деревянной обрешетки кровли. Кроме того, при минимальном угле наклона кровли при использовании черепицы М-13 покрываемая построечная площадь на 1 м2 кровли равна 0,98 м2, а при использовании плоской черепицы при минимальном угле наклона кровли — 0,78 м2 (+25,6%).
К устройству кровли из керамической черепицы необходимо подходить только с позиций разработанного проекта крыши и кровли. Кровлю из керамической черепицы необходимо комплектовать.
За рубежом кровельную систему образуют десятки наименований основных и доборных элементов. В ней продуманы и конструктивно решены узлы и сопряжения, встречающиеся при устройстве крыш различных архитектурных форм.
В табл. 5 представлен минимальный набор черепичных изделий, которые необходимы для комплектования современной черепичной кровли.
Серийно выпускается главным образом базовая черепица. Остальные виды штампованной черепицы производятся по заказу прессованием в индивидуальных формах.
Неизменным атрибутом черепичной кровли является ее естественный цвет. Для получения таких нетрадиционных цветов, как коричневый, черный, на изделия перед обжигом наносят специальные ангобы, приготовленные из компонентов глины с различными добавками. Такие покрытия спекаются с поверхностью изделия, образуя однородный керамический черепок. Зарубежные производители предлагают керамическую черепицу восьми и более цветов.
С течением десятилетий и столетий цвет черепичной кровли изменяется в результате появления естественной патины. Возникающие при этом цветовые нюансы придают кровле индивидуальность, выразительность и солидность.
Индустриальные методы жилищного строительства обусловили развитие в СССР индустриальных кровельных материалов. В связи с этим не велось разработки и производства отечественного оборудования для керамической черепицы. Отсутствовали практические технологические исследования.
Поворот к развитию мелкоштучных материалов, в том числе и кровельных, произошел в конце 70-х — начале 80-х годов XX столетия. В традиционно черепичных регионах были введены в эксплуатацию на оборудовании итальянской фирмы «Морандо» заводы мощностью по 3 млн шт. керамической черепицы в год — в г. Лоде (Латвия), г. Каунас (Литва) и г. Коломыя (Украина). В 90-х годах введен завод в Калининградской области мощностью 5 млн шт. и 3 млн шт. керамической черепицы в год в Белгородской области (поставка фирмы «Морандо»). В Новгородскую и Московскую области оборудование для заводов мощностью 3 млн шт. керамической черепицы в год поставила фирма «Серик» (Франция). Более 15 лет не монтируется линия по производству керамической черепицы мощностью 5 млн шт. в Краснодарском крае (поставка фирмы «Морандо»). Статистическая отчетность по объемам производства и потребления керамической черепицы на территории России отсутствует.
ОСТ 21-32—84 предусматривает выпуск керамической черепицы семи типов, представленных в табл. 6. Большим недостатком отечественной керамической черепицы является допустимый разброс по размерам, затрудняющий правильную сборку кровли. ОСТ предусматривает отклонение по длине в штампованной черепице +22 мм и — 6 мм. Безусловно, собрать качественную черепичную кровлю при допустимом отклонении размера на 1 м кровли 8,4 см весьма проблематично. Явно завышенные допуски ставят отечественных производителей в неконкурентные условия.
Уровень современной технологии производства черепицы и качество подготовки формовочной массы требуют иного подхода к оценке качества керамической черепицы. Основным критерием качества становятся ее высокая плотность и низкая открытая пористость, что позволяет достичь высокой прочности и морозостойкости.
Сравнение действующей в России и в зарубежных странах номенклатуры изделий явно не в пользу нашей страны. Очевидно, что весьма отстала отечественная технологическая наука, которая недостаточно вооружает производственников новыми подходами к качеству продукции, технологического контроля, подбору состава сырьевых материалов при изготовлении керамической черепицы.
Таким образом, сложившаяся ситуация в нашей стране явно работает против широкого применения долговечного, эстетичного, практически не требующего эксплуатационных расходов материала на российском рынке. Для завоевания собственной ниши на строительном рынке наша весьма слабая черепичная промышленность должна объединиться для решения насущных отраслевых задач. Без создания узкопрофильной ассоциации, вероятно, не обойтись. Первостепенные задачи такой структуры — организация проектирования различных вариантов кровли из керамической черепицы и широкая пропаганда ее преимуществ. Важная роль в реализации этих задач принадлежит архитекторам и дизайнерам. Промышленность необходимо вооружить современной нормативно-технической документацией.
Для широкого внедрения в отечественное строительство керамической черепицы немалое значение имеет подготовленность строителей, их навыки и профессиональное мастерство. Такая школа практически отсутствует.
Развитие производства и применения керамической черепицы для устройства кровли в России требует объединения интересов и ресурсов производителей, архитекторов и проектировщиков, строителей. Материал этого заслуживает. Он успешно может возобновить конкуренцию с другими штучными материалами, которые в настоящее время являются лидерами кровельного рынка.
Листовые и рулонные кровельные материалы из измельченных автошин для малоэтажного домостроения
В.В. МАЛЬЦЕВ, др хим. наук, главный эколог
ФГУП НИПИ «Научстандартдом – Гипролеспром»
В малоэтажном деревянном домостроении (МДД) проблема практического применения высококачественных кровельных материалов проявляется наиболее наглядно, поскольку в общем внешнем виде МДД кровля занимает до 50% и в значительной степени отвечает за эстетическое восприятие дома.
Весьма серьезными являются также экологические требования к кровле и соответствующим кровельным материалам.
Кровельный материал не должен:
- шуметь при действии дождя и ветровых нагрузок (как это имеет место при эксплуатации металлочерепицы);
- экранировать естественные электромагнитные излучения Земли и космоса;
- поддерживать горение и образовывать горящие капли при горении [1].
Отпускная цена кровельного материала должна быть приемлема для массового покупателя. Кровля из него должна обладать высокими эстетическими качествами и широким разнообразием окраски.
С учетом вышеизложенных требований к кровельным материалам для МДД в конце 90-х годов специалистами ФГУП НИПИ «Научстандартдом — Гипролеспром» была разработана композиция, основой которой является резиновая мука, получаемая из отработанных автомобильных шин, высокие эксплуатационные свойства которой обеспечиваются специальными добавками. Важнейшими из этих добавок являются:
- новая высокоэффективная комплексная антипиреновая система Коксоген;
- высокоэффективный антистатик Оксистат;
- материалы, обеспечивающие возможность высококачественной окраски материала водно-дисперсионными акриловыми красками.
Здесь необходимо отметить, что кровельные и гидроизоляционные материалы на основе резиновой муки из шин описаны и известны еще с начала 80-х годов прошлого века [2] и впервые появились в США. Кровельные резинопластовые материалы на основе резиновой крошки и муки начали производиться в СССР, а потом и в России с 80-х годов прошлого века [3] в виде кровельного листового материала, формованного под черепицу. Однако у этих материалов есть серьезные недостатки, недопустимые для кровельных материалов:
- высокая горючесть и увеличение скорости горения во времени, распадение материала во время горения на большое количество горящих капель;
- исключительно темные окрасы, которые невозможно изменить введением пигментов в массу материала и отсутствие способности к окрашиваемости по поверхности;
- высокая электризуемость этих материалов в сухую и жаркую погоду, что приводит к негативному влиянию электростатических полей на здоровье проживающих в доме людей.
В то же время кровельные материалы на основе шинной резиновой муки относительно дешевы, технология их производства может быть высокопроизводительной. Они не подвержены обрастанию окрашивающими грибками и мхом, не экранируют электромагнитных излучений Земли и космоса, не шумят при действии дождя и ветровых нагрузок, технологичны в работе и имеют малую удельную плотность, что позволяет резко снизить нагрузку на стропильную систему МДД.
Показатель |
Руплар | Филкор |
Чеплар |
Внешний вид | Рулонный материал однотонный или с печатным рисунком | Плоская фигурная вырубка, окрашенная в массеили по поверхности | Объемно-формованный под черепицу окрашенный листовой материал |
Толщина, мм |
0,6-1 |
1,5-2 |
3,2-3,8 |
Масса, кг/м2 |
0,15-0,3 |
0,356-0,6 |
1,2-1,4 |
Площадь, перекрываемая одним листом, м2 |
0,15-0,17 |
||
Прочность, МПа (кгс/см2) в продольном направлении в поперечном направлении |
8 (80)
5,3 (53) |
||
Твердость по Шору, усл. ед. | 90 | ||
Тепловая усадка, % при 70оС за 6 ч при 100оС за 6 ч |
0 |
||
Водопоглощение, % | 0,48 | ||
Гибкость при -25оС | отсутствие трещин | ||
Огнеопасность по ГОСТ 250-76 | неогнеопасен | ||
Удельное поверхностное сопротивление, Ом | не более 5х108 |
Сопоставление положительных и отрицательных свойств известных кровельных резинопластовых материалов привело к выводу, что необходимо затратить время и средства на устранение вышеупомянутых недостатков известных резинопластовых кровельных материалов с сохранением всех преимуществ. Более того, на основе разработанной нами композиции можно расширить ассортимент кровельных материалов, а именно помимо объемно-формованного листового материала, получившего название Чеплар, был разработан плоский листовой фигурный материал (в виде фигурной вырубки) под названием Филкор и рулонный кровельный материал Руплар.
Первая технологическая фаза для производства всех трех разновидностей кровельного материала на основе огнестойкой антистатической окрашиваемой резинопластовой композиции одинакова и включает: смешение компонентов в обогреваемом горизонтальном смесителе типа СМ-400, подачу смеси на обогреваемые смесительные вальцы, обогреваемые рифайнер-вальцы, питательные вальцы и каландр. Технические характеристики материалов Руплар, Филкор и Чеплар приведены в таблице.
После выхода из каландра материал Руплар сматывается в рулоны, материал для изготовления Филкора или сматывается в рулон или сразу режется на листы, для Чеплара режется на листы. Заготовки для Филкора затем обрабатываются на вырубном прессе, а полученные отходы собираются и возвращаются в производство. Заготовки для материала Чеплар нагреваются и формуются специальной пресс-формой с получением желаемого объемного рельефа.
Рулоны материала Руплар используются как обычный рулонный кровельный материал, но в отличие от рубероида мы рекомендуем приклеивать Руплар к основанию кровли, а не крепить его механически, хотя это тоже возможно. Для крепления Руплара был разработан специальный клей Рабиколл.
Все три материала получаются из одной композиции, и все они огнестойки, способны окрашиваться по поверхности специально разработанной акриловой краской Дакра-Универсал, обладающей высокими адгезией к поверхности разработанных материалов, морозостойкостью и долговечностью. Окрашивание может осуществляться как в заводских, так и непосредственно в построечных условиях с использованием кистей, валиков, распылителей и др.
При использовании материала Руплар в наклонных кровлях возможно придание ему разнообразных и декоративных форм путем нанесения на его поверхность различных кровельных печатных рисунков (под чешую, черепицу, медные листы и др.) с использованием многоцветных печатных красок типа Дакра-Универсал. После окраски кровлю покрывают прозрачным лаком Пик-Лак.
Крепление материалов типа Фил-кор к основанию наклонной кровли может производиться как при помощи клея Рабиколл, так и механического крепления, например оцинкованными скобами из пневмопистолета. Объемно-формованный листовой материал Чеплар крепится механически с использованием дюбелей из алюминиевого сплава (с «воротничком») длиной 30—35 мм или оцинкованными скобами с помощью пневмопистолета, причем и дюбели и скобы забиваются в вогнутую часть Чеплара, которая соприкасается с основанием кровли.
Для дополнительной гарантии герметичности крепления, а также для маскировки шляпки дюбеля и скоб их рекомендуется прокрашивать краской Дакра-Универсал, которая герметизирует место пробоя и хорошо держится на металле и оцинковке. Поскольку декоративное разнообразие Руплара может обеспечиваться большим набором печатных рисунков и гаммой цветов печатных красок, разнообразие форм Филкора обеспечивается набором вырубных форм, а также окраской, а разнообразие Чеплара — набором пресс-форм и цветов краски Дакра-Универсал, возникает реальная возможность осуществлять любой замысел архитекторов и удовлетворить запросы покупателей.
В заключение важно отметить существенные сырьевые и экологические аспекты производства и применения материалов Руплар, Филкор и Чеплар. С сырьевой точки зрения производство этих материалов имеет гарантированную и дешевую сырьевую базу на неопределенно долгое время, так как количество отработанных шин и вторичного полиэтилена высокого давления во всем мире ежегодно растет. Линии по измельчению шин до муки весьма высокопроизводительны и имеются во многих странах, в том числе и в России, а проблема рентабельного и широкомасштабного использования резиновой муки решается пока еще слабо.
Технологические вальцево-каландровые линии по изготовлению материала Руплар и заготовок для производства Филкора и Чеплара в России мало загружены ввиду резкого падения объемов производства линолеу-мов. В то же время имеется необходимость и возможность создания в России высокопроизводительных линий объемного формования. Вырубные машины для материала типа Филкор выпускаются в промышленности многих стран.
Практическая реализация производства и поступления на рынок строительных материалов Руплар, Филкор и Чеплар, а также красок Дакра-Универсал и клеящей мастики Рабиколл позволит коренным образом улучшить ситуацию в области эстетики, экономики и экологии МДД.
В свою очередь массовый потребитель получит возможность широкого выбора красивых кровельных покрытий по доступной цене.
Список литературы
- Мальцев В.В. Экологические чистые огнебиостойкие материалы для малоэтажного деревянного домостроения XXI века // Промышленность строительных материалов. Сер 6. Промышленность полимерных, мягких кровельных и теплоизоляционных строительных материалов. Аналитический обзор. Вып. 1—2. М.: ВНИИЭСМ. 2001. С. 1-54.
- Pramanik R.K. and Bakert W.E. Toughening of ground rubber tire filled thermo plastic compounds using different compatibilizer systems // Plastics, Rubber and composites processing and applications. V. 24. 1995. № 4. P. 229-237.
- Крючков А.Н. и др. Материал для защитных покрытий строительных сооружений и конструкций и способ его получения. Патент Российской Федерации № 2129133 от 25.04.96.
Некоторые нормативно-технические вопросы применения, оценки и выбора кровельных и изоляционных материалов
А.Н. МАЗАЛОВ, канд. техн. наук, научный консультант,
А.М. СЕРГЕЕВ, зам. генерального директора
ООО «ГермопластПоставка» (Москва)
В группу изоляционных материалов под упрощенно-бытовым названием «мягкая кровля» относят многие кровельные и гидроизоляционные материалы, изготовленные либо в виде полос гибкого материала, свернутых в рулон, либо в виде мастики. Общим и отличительным свойством материалов мягкой кровли является их способность выполнять преимущественно изоляционные свойства, прежде всего гидроизоляционные. Материалы же жесткой кровли выполняют как несущие функции, воспринимая эксплуатационную нагрузку (черепица, металлические и асбестоцементные листы, железобетонные плиты и др.), так и функции собственно кровли. Работают они в сходных эксплуатационных условиях и имеют близкие технические характеристики.
На российском строительном рынке кроме традиционных рубероида, толя и битума появилось большое количество новых изоляционных материалов. Они применяются для кровель зданий, гидроизоляции конструкций, герметизации ограждений. При этом существенно улучшилось качество этих материалов, чему способствовали технический прогресс, рыночные отношения, а также широкое использование различных полимерных композиций, позволяющих получать материалы с разнообразными свойствами.
Многообразие видов и свойств существовавших ранее и новых кровельно-изоляционных материалов делает необходимым проведение детального рассмотрения и сопоставления отдельных характерных свойств различных групп этих материалов с целью объективной технической оценки, учитывающей эксплуатационную пригодность и критерии выбора для применения в строительстве и при ремонте. Подобный анализ необходимо производить для обеспечения государственного подхода к затратам по изоляции объектов и недопущения сокращения сроков межремонтного периода, то есть увеличения бюджетных затрат на эти цели. При этом надо руководствоваться соответствующими нормативными показателями, ГОСТами и техническими условиями, но никак не рекламными данными.
Для удобства рассмотрения кровельно-изоляционные материалы ориентировочно можно разделить на классификационные группы. Рулонные материалы подразделяются на группы: битумные, битумно-полимерные, полимерные, а также в зависимости от деформативности (эластичности), наличия основы, способа укладки (наплавляемые, наклеиваемые и др.). Мастики, применяемые без разогрева (холодные), бывают одно- и многокомпонентные.
Свойства каждого кровельно-изоляционного рулонного и мастичного материала характеризуются номенклатурой технических показателей, определяемой ГОСТ 30547—97 (с изменением № 1) и ГОСТ 30693—2000. Однако для рассмотрения эксплуатационных свойств материалов достаточно использовать ограниченный перечень показателей:
- условную прочность при разрыве;
- относительное удлинение при растяжении;
- остаточное удлинение при растяжении;
- гибкость (морозостойкость);
- теплостойкость;
- водонепроницаемость;
- для мастик — адгезию к основанию и содержание нелетучих веществ (сухой остаток).
В связи с введением в действие по становления Правительства РФ № 1636 от 27.12.97 г. повышены требования к новым материалам и появилась необходимость учитывать дополнительные характеристики:
- климатическую стойкость (долговечность);
- стойкость к УФ-облучению;
- химическую стойкость;
- пожарную и экологическую безопасность.
При проведении технической оценки и выборе материала необходимо учитывать важность каждого нормируемого показателя для обеспечения надежности и долговечности применяемого изоляционного покрытия в конкретном регионе страны.
Показатели условной прочности и относительного удлинения характеризуют прочность и эластичность материала, а их совокупность отражает деформативные свойства изоляции. При этом соотношение значения этих показателей, как правило, обратное, то есть при большей прочности материала его эластичность ниже, и наоборот.
В отношении деформативных свойств материала у специалистов сложилось два подхода:
- концепция эластичной кровли основывается на том, что деформации основания (температурные, усадочные и другие) компенсируются в кровле за счет эластичности (растяжения) изоляционного материала при относительном удлинении его не менее 100%, что соответствует реальным эксплуатационным деформациям основания кровли и других конструкций;
- концепция прочной кровли предполагает, что при деформации основания растягивающие усилия воспринимаются за счет прочности материала, его армирующей основы, при этом прочность изоляции на разрыв должна превышать величину растягивающего напряжения.
Следует учесть, что значительные комплексные деформации, которые испытывает любая строительная конструкция, концентрируются в слабых и потому наиболее опасных местах (стыки, узлы примыкания и др.). Именно в этих местах и происходит разрыв изоляционного слоя даже из прочных материалов. Но этого не произойдет с эластичным покрытием, которое способно растягиваться в пределах, превышающих все возможные деформации основания.
Из этого видно, что прочность не является панацеей для кровельных, тем более изоляционных материалов, так как при малой деформативности кровельного слоя она только ухудшает качество и надежность мягкой кровли, особенно мастичной. В этих условиях весьма нежелательно армирование изоляционного слоя из эластичных мастик. Это неизбежное уменьшение относительного удлинения эластичного слоя ликвидирует главное преимущество и достоинство таких мастик.
Дополнительными аргументами в пользу эластичных материалов служат следующие обстоятельства:
- климатические условия России с широким диапазоном температур наружного воздуха вызывают значительные деформации конструкций, особенно покрытий;
- наличие регионов, неблагоприятных в гидрогеологическом и сейсмическом отношениях, со значительными и неравномерными деформациями зданий;
- относительно низкое качество изготовления конструкций и многочисленные дефекты при монтаже зданий, способствующие увеличению допусков в соединениях и стыках зданий;
- низкая информированность заказчиков, невысокая квалификация инженерно-технического персонала и рабочих и др.
Это подтверждает, что эластичные материалы лучше соответствуют реальным условиям строительства и эксплуатации в России. Для материалов кровли и изоляции нет необходимости в прочности, превышающей 2 МПа. При этом относительное удлинение гидроизоляционного материала должно быть не менее 150%, у кровельного — не менее 200%. В то же время прочность применяемых армированных материалов для кровли весьма высока и достигает 10—12 МПа, хотя это никак не влияет на их изолирующие свойства.
Деформационные свойства кровельных и изоляционных материалов в условиях отрицательной температуры (морозостойкость) характеризуются гибкостью, определяемой изгибом полосы материала на стандартном брусе с закруглением радиусом 5—25 мм при отрицательной температуре при отсутствии повреждений материала. Для каждого конкретного материала радиус закругления и минимальная температура определяются в соответствии с нормативными документами.
Ранее для мастик по ГОСТ 25591—83 были установлены значения 5 мм и -50оС. С 1 апреля 2001 г. с введением ГОСТ 30693—2000 температурный предел повышен для битумосодержащих мастик до -15оС и полимерных мастик — до -30оС. Современные эластичные материалы (рулонные и мастичные), выпускаемые некоторыми российскими компаниями, выдерживают температуру -50оС и изгибаются без повреждения на брусе с радиусом закругления 5 мм.
Таким образом, новый ГОСТ не позволяет полностью отобразить преимущества ряда мастичных материалов. При выборе кровельных материалов необходимо, чтобы их гибкость соответствовала конкретным климатическим условиям и особенностям конструкций изолируемых поверхностей.
Самым важным показателем кровельных материалов является долговечность. После стоимости она является важнейшей для потребителя характеристикой. Долговечность понимается как срок службы материала до потери им 50% величины характеризующих показателей. Методики для климатических испытаний разрабатываются на основе анализа статистических данных метеорологического центра и учитывают качественно и количественно основные факторы погодных воздействий на материал. Такая методика разработана НИИМосстроем и согласована с Госстроем РФ.
Для подтверждения заявленной долговечности нужно предъявлять сведения о проведенных климатических испытаниях материала или другие достоверные обоснования. В качестве таковых могут использоваться документальные данные об испытаниях, проведенных иностранными фирмами по зарубежным методикам, стандартам, системам, и характеризующих в нужном аспекте климатическую стойкость материала. При этом необходимо проверять климатические параметры испытаний на соответствие российским условиям, особенно для зимнего периода. В случае отсутствия всех указанных условий достоверности заявленной долговечности производитель материала не может указывать ее в технической документации и рекламных изданиях. При этом следует иметь в виду, что долговечность материала не совпадает со сроком службы, который означает безремонтную продолжительность эксплуатации кровли. Срок службы кровли определяется не только долговечностью материала, но и условиями производства работ по ее устройству, состоянием несущих и ограждающих конструкций крыши, правильностью эксплуатации (в соответствии с Правилами и нормами эксплуатации жилищного фонда) и др.
Для кровельных и изоляционных мастичных материалов достаточно важным показателем следует считать содержание нелетучих веществ — сухой остаток. Показатель указывает количество вещества, остающегося на изолируемой поверхности после нанесения и высыхания (отверждения) мастики и выражается в % от массы нанесенной мастики. При низком сухом остатке должен увеличиваться исходный расход свежей мастики для образования заданной толщины пленки. Например, у большинства известных применяемых мастик сухой остаток составляет 20—30% (расход 6—8 кг/м2), у мастики Битурэл сухой остаток составляет не менее 70%, то есть расход этой мастики будет в 2—3 раза меньше для образования пленки одинаковой толщины. Трудозатраты по устройству мастичного основания отличаются в несколько раз в зависимости от количества наносимых слоев, необходимых для получения пленки определенной толщины.
Остальные нормируемые стандартами показатели кровельных и изоляционных материалов имеют гораздо меньшее значение для оценки и выбора конкретного материала, хотя они и необходимы для полной технической характеристики выбираемого материала. Это объясняется тем, что их значения задаются, как правило, определенным показателем, которому обычно соответствует материал.
Проведенные анализ и оценка свойств кровельных и изоляционных материалов дают возможность рассмотреть проблему выбора, основываясь на выявленных ранее преимуществах и недостатках отдельных групп материалов. Прежде всего это выбор вида: рулонные или мастичные, битумно-полимерные и полимерные. Главное преимущество мастичных материалов состоит в том, что они обладают высокой эластичностью, их относительное удлинение достигает 700%. Опыт компании «Гермопласт» говорит о преимуществах применения мастичных материалов для сплошных кровель на жестком основании и для всех видов изоляции. Технологичность нанесения мастик механизированным или ручным способом позволяет просто и надежно выполнять кровлю и изоляцию на поверхностях практически любых форм и уклонов. Особенно заметно это преимущество при устройстве кровли с многочисленными узлами примыканий и деталями. В этих местах рулонные материалы, особенно наплавляемые, нужно выкраивать по сложным формам, что заметно увеличивает трудоемкость работ и снижает качество кровли. Мастики эффективны при ремонте практически всех изоляционных покрытий и прежде всего всех видов кровель: мастичных, рулонных, металлических, асбестоцементных, бетонных и др. При этом ремонт производится, как правило, без удаления старой кровли из одного вида материала за один рабочий цикл с применением простой технологической оснастки. Простота отдельных операций позволяет использовать работников невысокой квалификации.
Однокомпонентная мастика поставляется в готовом к употреблению виде, и начало отверждения состава определяется лишь герметичностью тары. Срок хранения мастики, как правило, не превышает трех месяцев. При производстве работ она должна поставляться на стройку почти непрерывно. Двухкомпонентная мастика поставляется в виде двух химически малоактивных составов, которые порознь могут храниться 12 и более месяцев.
Конечное качество мастичной кровли в значительной мере зависит от правильного выполнения работ по приготовлению и нанесению мастики на строительной площадке. Здесь однокомпонентная мастика имеет некоторое преимущество, так как готовый к применению состав необходимо только нанести на поверхность.
Двухкомпонентную мастику сначала надо смешать, затем нанести на поверхность за ограниченный период времени. Это вынуждает повышать требования к соблюдению технологии работ и квалификации рабочих. В то же время приготовление двухкомпонентной мастики на месте строительства позволяет дополнительно регулировать ее свойства применительно к реально складывающимся обстоятельствам. Для изменения отдельных свойств (вязкость, жизнеспособность, цвет, твердость и др.) в мастику при приготовлении могут вводиться дополнительные и специфические добавки. При однокомпонентной же мастике приходится менять марку или тип материала.
Устройство кровли из рулонных материалов с применением горячих битумных мастик увеличивает расход материалов и трудоемкость работ. Упрощает приклейку полотен применение наплавляемых материалов (с утолщенным покровным слоем мастики), хотя это требует использования дополнительного оборудования. Однако разогрев материала горелками с нерегулируемой температурой пламени (до 600оС) может приводить к недостаточному прогреву или пережогу битумосодержащего слоя с потерей им клеящих и деформативных свойств. Имеющийся опыт эксплуатации таких кровель, особенно из материалов рубероидного типа, подтверждает наличие у них значительных дефектов, что вынудило в свое время видных специалистов-кровельщиков выступить против массового применения огневого способа наклейки кровельных материалов.
В настоящее время наблюдается возрастание спроса на кровельные покрытия из эластичных материалов с использованием холодных битумно-полимерных или полимерных мастик. При этом для наклеивания конкретного материала используется специальная комплектующая мастика.
В заключение выражается надежда, что изложенное в статье поможет специалистам более объективно, критически и ответственно подходить к вопросам нормирования, оценки и выбора мягких кровельных и изоляционных материалов.
Экономический аспект выбора материалов для ремонта кровель
Д.А. ВАЛИЕВ, аспирант кафедры информатики Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники, менеджер по маркетингу (Москва)
При выборе технического решения для ремонта кровель необходимо учитывать не только первоначальную стоимость работ и кровельных материалов, но и стоимость эксплуатации кровли, и ее долговечность. Однако даже специалисты-кровельщики затрудняются дать ответ на вопрос, насколько же выгодно применение более дорогих и долговечных материалов. Возможно, эта статья поможет заказчикам и строителям лучше понять экономический аспект ремонта кровель. Это особенно необходимо при формировании бюджета, выделяемого на ремонт кровель жилого фонда.
На первый взгляд наиболее выгодными для местного бюджета являются кровельные системы из рубероида. Однако минимальные вложения в устройство и капитальный ремонт кровель оборачиваются максимальными ежегодными расходами на эксплуатацию. Чем больше срок службы кровельной системы, тем меньше среднегодовые расходы на содержание и более существенна экономия от альтернативного использования высвободившихся денежных средств.
Увеличение срока эксплуатации кровель из новых материалов не влечет за собой мгновенной выгоды. Экономия от применения более долговечных материалов будет экономически значима после определенного периода времени, равного периоду замены старой кровельной системы. Поэтому самая дешевая при первоначальных вложениях кровельная система из рубероида становится самой дорогой за 20 лет службы кровли.
Кровельный материал |
Кол-во
слоев |
Средний
срок службы |
Стоимость
ремонта, р/м2 |
Сумма расходов за 20 лет | Расходы в пересчете на 1 год, р | Среднегодовая экономия по сравнению с рубероидом, р | Среднегодовая экономия по сравнению с рубероидом, % |
Рубероид | 4 | 5 | 93,91 | 375,64 | 18,78 | — | — |
Линокром | 2 | 8 | 99,44 | 248,6 | 12,43 | 6,35 | 34 |
Унифлекс | 2 | 12 | 141,41 | 235,67 | 11,78 | 7 | 37 |
Техноэласт | 2 | 20 | 192,63 | 192,6 | 9,63 | 9,15 | 51 |
Первоначальные, хотя и более высокие, расходы на ремонт кровли из новых материалов оборачиваются большей среднегодовой экономией средств на ее содержание. Проведенные АО «ЦНИИПромзданий» испытания на долговечность позволили установить потенциальный срок службы кровельных материалов «Элион». В течение 20 лет кровля из рубероида подлежит ремонту в среднем 4 раза, из материалов Линокром — 2,5 раза, Унифлекс — 1,7 раза, Техноэласт — 1 раз. Соответственно, среднегодовые расходы при прочих равных условиях по мере использования более долговечных материалов снижаются, а высвободившиеся дополнительные средства местного бюджета могут использоваться в альтернативных бюджетных проектах. В соответствии с Московскимсборником расценок на ремонтные работы была выполнена калькуляция затрат. Сравнение общих среднегодовых расходов на 1 м2 рубероидной кровли и кровли из новых материалов позволяет сделать вывод, что существенную экономию среднегодовых расходов дает применение наплавляемых материалов: от 34% для Лино-крома до 51% для Техноэласта (таблица, рис. 1). В результате применения материала Техноэласт в общем доходе бюджета для альтернативного использования высвобождаются денежные средства, которые за 20 лет составят около 400 р за 1 м2 (рис. 2).
Рис. 2. Экономия от альтернативного использования бюджетных средств нарастающим итогом
Является ли применение новых материалов экономически выгодным? Обычно для расчета экономии от применения новых кровельных материалов служит анализ жизненного цикла кровельной системы. Этот метод позволяет исследовать затраты на ремонт и содержание кровель на протяжении всего периода изучения.
Применение более долговечных материалов становится экономически выгодным, если рассматривается период эксплуатации кровельной системы, сравнимый со средним сроком службы кровли из долговечного материала, принятого за эталон. Для материала Техноэласт этот период составляет не менее 20 лет. Именно период в 20 лет принят в расчетах при сравнении всех типов кровельных систем. При этом суммарная выгода на протяжении этого периода от применения новых материалов будет больше, чем дополнительные расходы, произведенные в начальном периоде.
Широко известный метод дисконтирования денежных потоков предполагает инвестировать их в другие проекты, реализация которых за определенный период времени принесет экономическую выгоду для местного бюджета. Доход от инвестирования оценивается по ставке дисконтирования, которая в данных расчетах принимается равной 10%. В качестве ставки дисконтирования берется ставка рефинансирования, очищенная от инфляционной составляющей, при этом она привязана к депозитной ставке по валютным вкладам. При расчетах в сопоставимых условиях для корректного описания первоначальная ставка рефинансирования в 21% скорректирована на планируемый индекс роста потребительских цен в РФ в текущем году (по прогнозам, 11—13% в год) и принята в размере 10% годовых.
Рост средней заработной платы как объективный показатель повышения уровня жизни населения способствует увеличению доли расходов на оплату труда в общих расходах на ремонт и эксплуатацию кровель. Чем больше составляющая заработной платы при укладке кровельных материалов, тем выгоднее становится применение более долговечных и дорогих материалов.
Распространение пыли при производстве асфальтобетонных смесей
В.Н. АЗАРОВ, канд. техн. наук (Волгоградская государственная
архитектурно%строительная академия), Е.И. БОГУСЛАВСКИЙ, д%р техн. наук
(Ростовский государственный строительный университет),
В.Н. УЧАЕВ (ООО «Волгоградский НИИ ПК МНВхим»)
Технологические процессы приготовления асфальтобетонных смесей сопровождаются выделением неорганической пыли с содержанием SiO2. Особенно большое пылевыделение происходит в загрузочном и разгрузочном коробах сушильного барабана, элеваторах для горячих минеральных смесей (песок, щебень), весовых бункерах дозаторов и др. С дымовыми газами сушильного барабана выносится 6—8 мас. % высушиваемого минерального материала.
Существенный вклад в валовые выбросы пыли АБЗ вносят также неорганизованные источники.
Источниками первичного пылеобразования являются неплотности в технологическом и аспирационном оборудовании, погрузочно-разгрузочные работы, дробление и пересыпка материала. Особенностью первичного пылеобразования является то, что попадая в воздушную среду, пылевые частицы уже обладают начальной скоростью и кинетической энергией.
Источниками вторичного пылеобразования является пыль, осевшая на территории завода, а также пыль от внешних источников, находящихся за пределами предприятия. Она поднимается в воздух при бульдозерных работах, движении автотранспорта по территории предприятия, в результате сдува пыли с поверхности открытых складов нерудных заполнителей и др.
Результаты дисперсионного анализа свидетельствуют о том, что основная масса частиц пыли, образующейся как от организованных, так и от неорганизованных источников асфальтобетонных заводов, имеет размеры менее 5 мкм.
Оборудование АБЗ располагается на открытых производственных площадках, и следовательно, образующаяся пыль поступает одновременно и в атмосферный воздух, и в рабочую зону. В этой связи и с точки зрения охраны труда, и с позиций защиты окружающей природной среды особый интерес представляет изучение закономерностей распространения пыли в воздухе.
В целях построения математической модели складируемый материал можно представить как совокупность точечных источников эмиссии загрязнения, образующих бесконечный линейный источник, различно ориентированный к ветровому перемещению окружающей среды. Постановка задачи базировалась на подмоделях:
- движение воздушной среды вокруг неподвижного источника параллельно направлению складируемого материала;
- движение воздушной среды вокруг неподвижного источника перпендикулярно направлению складируемого материала.
На частицу пыли воздействуют стоксовские силы, под действием которых частицы размером более 0,1 мм осаждаются на подстилающую поверхность территории асфальтобетонных заводов. Интенсивность процесса сдувания пыли зависит от скорости воздушного потока. При возрастании последней в определенный момент времени действие аэродинамических сил превысит действие всех других сил, происходит отрыв и унос частицы с поверхности. При анализе процесса сдува пыли можно выделить три составляющие величины, характеризующие мощность выброса:
- минимальная мощность выброса, когда воздействие на частицу пыли внутренних сил превышает воздействие внешних сил;
- максимальная мощность выброса пыли с поверхности, когда воздействие внешних сил превышает силы, удерживающие частицу на поверхности;
- средние значения мощности выброса, когда основная масса пыли вынесена с поверхности складируемого материала и наступает стабилизация процесса.
Разгрузка нерудных заполнителей, доставляемых на предприятие из карьеров железнодорожным или автотранспортом, осуществляется путем опрокидывания вагонов и высыпания продукта на площадку с твердым покрытием. На асфальтобетонных заводах высота падения материала с железнодорожной эстакады составляет 2,5—3 м. Концентрация пыли в атмосферном воздухе в местах выгрузки может превышать 300 мг/м3.
При разгрузке материалов процесс пылеобразования можно разделить на четыре фазы:
- взаимодействие воздушного потока со струей ссыпающегося материала;
- взаимодействие струи с плоской поверхностью полотна основания;
- взаимодействие с насыпавшимся конусом материала;
- выброс материала из образовавшегося конуса.
Под воздействием воздушного потока пыль, выделяющаяся из падающей струи материала, распространяется веером в различных направлениях. Выделяющаяся в результате удара пыль растекается веерной струей на некотором расстоянии от центра удара, меняет свое направление и движется вертикально вверх. По мере образования конуса материала в нем возникает избыточное давление вследствие нагнетания в конус эжектируемого воздуха. Воздух, проникший в материал, выделяется из него в виде мгновенных выбросов и уносит с собой пылевые частицы.
С учетом того, что в многофазных потоках проявляются детерминированно-стохастические закономерности, процесс массопереноса рассматривается как процесс вероятностный. При этом в основу математической модели положено уравнение вероятности массопереноса пыли в Декартовой системе координат.
Проведенные исследования и расчеты показали, что концентрации загрязняющих веществ на удалении от источника выбросов зависят от их концентрации и скоростей движения на выходе, высоты расположения источника над уровнем земли, условий гидродинамического, теплового выброса, вариантов строения атмосферы, в том числе и особенностей подстилающей поверхности, а также свойств самих загрязняющих веществ.
Опытно-промышленные испытания, проведенные на ряде предприятий асфальтобетонных заводов Волгоградской области, позволили получить экспериментальные значения коэффициентов в расчетных формулах и разработать для каждого конкретного случая мероприятия по снижению выбросов от неорганизованных источников. В частности, предложена опытнопромышленная конфигурация легких щитовых заграждений, использование строительной сетки для укрытия складов инертных материалов.
Эффективные строительные материалы на основе модифицированных торфов
Н.О. КОПАНИЦА, канд. техн. наук, Ю.С. САРКИСОВ, др техн. наук,
А.Б. РЫЖИКОВ, аспирант (Томский государственный архитектурностроительный
Проблема энергосбережения в строительстве многопланова. Значительная роль отводится комплексному и рациональному использованию местного органоминерального сырья и низкотемпературным процессам формирования структур твердения при изготовлении эффективных теплоизоляционных стеновых материалов.
Сибирь богата природным сырьем, промышленное производство сопровождается образованием отходов, пригодных для изготовления из них эффективных материалов ограждающих конструкций в малоэтажном и сельскохозяйственном строительстве.
Широкие потенциальные возможности торфа для использования в различных областях обусловлены особенностями его состава и строения. Торф является уникальным природным образованием, состоящим из отложений органического происхождения и неорганических соединений.
Томская область имеет самую высокую в России степень заторфо-ванности (35,5%). На ее территории выявлено и учтено около 1505 торфяных месторождений. Детально исследовано 74 месторождения, и общее количество запасов составляет 871,3 млн т. Торфяные ресурсы позволяют добывать торф в количестве 50 млн т ежегодно.
Опыт применения этого материала в строительстве в основном связан с использованием верхового торфа, обладающего вяжущими свойствами в естественном состоянии [1, 2]. Однако низкая степень разложения верхового торфа предполагает его высокую биологическую активность, что приводит к снижению долговечности строительных материалов на его основе. Верховые торфа востребованы в других отраслях народного хозяйства, поэтому запасы его со временем уменьшаются.
Малоизученным является направление по использованию в строительстве низинных торфов, имеющих значительное содержание минеральной части и высокую степень разложения. Низинные высокозольные торфа по сравнению с верховыми характеризуются меньшей влажностью, большей однородностью гранулометрического состава, значительно меньшей кислотностью (рН = 6—8), но уступают по вяжущим свойствам.
Низинные торфа использовались в основном как наполнитель в композициях с минеральными вяжущими или органическими связующими веществами (цемент, гипс, известь, битум, полимеры) [3]. Значительные запасы низинных торфов, невостребованность их в других отраслях, а также наличие в составе активных функциональных групп, обеспечивающих потенциальные возможности физико-химического модифицирования, позволяют отнести низинные торфы к перспективным местным природным сырьевым материалам.
Представленные ниже результаты исследований показывают возможность создания эффективного, экологически чистого стенового материала для ограждающих конструкций зданий с повышенной теплозащитой на основе местного торфодревесного сырья.
Физическую модель создаваемого теплоизоляционного материала можно представить как каркасный пори-зованный композит, в котором каркасообразующим элементом являются отходы лесопиления, а вяжущим — модифицированная торфяная суспензия. Хорошее сродство на контакте древесных опилок и торфяного вяжущего предопределяет благоприятные условия для объемного структурообразования отформованных изделий. Для уменьшения средней плотности и повышения теплозащитных свойств торфяное вяжущее поризуют различными добавками.
Для оценки структурообразующих возможностей низинного торфа были проведены исследования влияния различных способов активации (химического, термического, механического, физического, комбинированных) на параметры прочности и плотности торфодревесного композита. Соответственно использовались различные способы модифицирующего воздействия на торф — химический, термический, механический, электрофизический и комбинированные.
С позиций термодинамики указанные воздействия являются энергетическими, приводящими к изменению свойств и состояния торфяной системы в целом. При физикохимических воздействиях разрушается природная коагуляционная структура торфа и активизируются функциональные группы, формирующие структуру ТДК.
Сравнение результатов показывает, что одним из эффективных способов улучшения структурных характеристик вяжущего из низинного торфа является его механохимическая активация, при которой в торфе разрываются структурообразующие слабые связи, диспергируются агрегаты, что приводит к ускорению химических процессов. Были исследованы факторы, влияющие на формирование структуры торфовяжущего, — режимы активации, удельная поверхность торфа, время твердения [1].
Основные свойства композиционного материала (прочность, плотность и др.) существенно зависят от физико-механических параметров каркасообразующего компонента, степени упаковки и формирующейся пустотности, в связи с чем были проведены исследования по определению влияния крупности и зернового состава древесного заполнителя — опилок на свойства ТДК. Установлено, что на прочность торфодревесного композита в основном влияет гранулометрический состав и степень упаковки, и в меньшей мере его дисперсность.
Важным фактором, влияющим на процесс формирования структуры торфовяжущего, является температурное воздействие. В зависимости от диапазона температур обработки в торфяном вяжущем развиваются реакции конденсации ароматических веществ (с последующим их спеканием), плавления и размягчения смол, битумов, некоторых водорастворимых соединений и лигнина. При нагревании торфа в стесненных условиях происходит термическое расщепление растительных остатков, выделение органических кислот, поликонденсация образующихся химических соединений и их взаимодействия с лигнином. Это может способствовать получению прочных изделий, не требующих введения специальных вяжущих [4].
Рис. 1. Влияние модифицирующих добавок на водопоглощение ТДК (над водой при Wотн = 90%). 1 — ТДК без добавок, 2 — ТДК с 10% «Аквасил», 3 — ТДК с 5% СКС-65Г, 4 — ТДК с 5 % ЭБК-2, 5 -ТДК с 3% ГКЖ-94
Рис. 2. Влияние пенообразующей добавки на плотность ТДК. 1 — «Неопор», 2 — «ТЕАС»
Рис. 3. Влияние пенообразующей добавки на коэффициент конструктивного качества. 1 — «Неопор», 2 — «ТЕАС»
Максимальная прочность торфодревесных композитов обеспечивается при температуре обработки образцов 85оС, а процесс формирования структур твердения заканчивается практически к 24 ч тепловой обработки.
Важное значение для рекомендаций по использованию теплоизоляционных торфодревесных плит и для оценки их долговечности имеет оценка их эксплуатационных свойств — водостойкость, теплопроводность, деформативность. Для улучшения этих параметров было изучено влияние модифицирующих добавок (гидрофобизирующих, по-рообразующих) на свойства изделий. Влияние гидрофобизирующих добавок оценивалось по изменению показателя капиллярной влажности торфодревесных плит по времени (рис. 1).
Оптимальное количество гидро-фобизирующей добавки определялось в предварительных исследованиях. Образцы, обработанные различными гидрофобизаторами, выдерживались в ванне с гидравлическим затвором в течение 24 ч (рис. 1).
Одним их важных показателей качества для теплоизоляционных материалов является теплопроводность. Значение этого показателя зависит от плотности материала, величины и структуры пор. Оптимизировать структуру пор, а также снизить плотность изделий возможно при введении широкоизвестных пенообразующих добавок «Неопор» и «ТЕАС». Полученные результаты приведены на рис. 2.
Значительное снижение плотности до 170 кг/м3 путем поризации вяжущего позволяет снизить коэффициент теплопроводности изделий до 0,04 Вт/(моС). Дальнейшее увеличение содержания порообра-зующих добавок нецелесообразно ввиду значительного снижения механической прочности изделий. Оптимальное соотношение между прочностью и плотностью можно оценить по коэффициенту конструктивного качества (ККК), значения которого в зависимости от содержания и вида поризующей добавки приведены на рис. 3.
В результате выполненных исследований были получены торфодревесные композиционные материалы, имеющие следующие параметры: средняя плотность — 170—300 кг/м3, прочность при сжатии 0,53—0,58 МПа, прочность при изгибе 0,33—0,35 МПа, теплопроводность 0,04—0,08 Вт/(моС).
Полученные результаты исследований использованы при разработке технологии получения эффективных материалов для ограждающих конструкций с повышенной теплозащитой и составления технологического регламента.
Список литературы
- Кудяков А.И., Копаница Н.О., Романюк Т.Ф., Завьялов И.И. Торфяные модифицированные композиты для эффективных стеновых конструкций // Вестник ТГАСУ. 2000. № 2. С. 162-170.
- Каминская Т.Я. и др. Изменение химического состава торфа при диспергировании // Химия твердого топлива. 1997. № 1. С. 14-24.
- Кудяков А.И., Пименова Л.Н., Романюк Т.Ф., Аниканова Л.А., Шарова В.В. Структурообразование бесцементных вяжущих в композициях с древесным заполнителем // Изв. вузов. Строительство. 1996. № 8. С. 26-30.
- Кудяков А.И, Копаница Н.О., Завьялов И.И. Формирование прочности активированного торфяного вяжущего в торфодревесных композитах // Изв. вузов. Строительство. 2001. № 7. С. 43-46.
Содержание и обслуживание кровель
В.Б. БЕЛЕВИЧ, канд. техн. наук, заведующий лабораторией кровельных работ ЦНИИОМТП,
Д.А. ФИСЮРЕНКО, технический специалист кровельной компании «ТехноНИКОЛЬ»
Дефекты рулонных кровель из наплавляемых материалов и способы их устранения
Дефекты на кровлях возникают в процессе эксплуатации не только из-за ошибок, связанных с нарушениями технологии устройства кровли, несоблюдением правил эксплуатации, но и в связи с изменением свойств кровельных материалов под воздействием климатических факторов.
В целях увеличения сроков службы кровель без капитального ремонта необходимы постоянные и периодические наблюдения за состоянием кровельного покрытия. Важно не только выявить мелкие дефекты, но и вовремя их устранить.
Сезонные обследования предназначены для выявления характерных дефектов. Визуальные плановые обследования проводят 4 раза в год (весной, летом, осенью и зимой), при необходимости проводят внеочередные осмотры. Особое внимание при этом обращают на места сопряжения кровельного ковра с различными конструкциями кровли:
- выходы на кровлю;
- примыкания к стенам, парапетам, оголовкам вентиляционных блоков;
- стойки и оттяжки телеантенн;
- вытяжные и канализационные стояки;
- воронки внутреннего водостока, свесы и желоба.
При весенних обследованиях следует:
- определять характер и размер вздутий;
- выявлять появление сырых пятен в квартирах верхнего этажа;
- проверять состояние верхнего слоя кровли с защитным покрытием;
- состояние изоляции у мест примыкания к выступающим конструкциям или инженерному оборудованию;
- правильность закрепления защитных металлических фартуков и свесов;
- состояние изоляции в местах пропуска через кровлю водосточных воронок, стяжек, ограждений, мачт и др.
При летних обследованиях определяют:
- места растрескивания верхнего слоя кровли;
- сползание полотен рулонных материалов с вертикальных поверхностей;
- характер разрушения покровного слоя рулонного материала: появление трещин, пузырей, сплошных каверн.
При осенних обследованиях проверяется работа внутренних и наружных водостоков:
- при внутренних водостоках на плане крыши отмечаются зоны застоя воды, степень загрязнения воронок;
- при неорганизованном наружном водостоке — места и степень замачивания фасадных стен и цоколей водой, стекающей с крыши, затекание дождевой воды через балконы в помещения верхнего этажа и приямки подвальных этажей.
Все эти обследования проводятся с целью своевременного проведения и окончания всех работ по ремонту кровель и подготовки их к зиме.
Кровли и водоприемные устройства необходимо очистить от листьев и пыли. При этом запрещается сметать листья и мусор в водостоки. Для очистки кровель должны применяться деревянные лопаты, метлы или полимерные скребковые устройства.
При зимних обследованиях проверяют:
- зону и глубину отложения снега на поверхности крыши, обледенение крыши, особенно в при-карнизной части;
- наличие и размер сосулек на карнизе при наружном водостоке;
- степень обледенения вентиляционных шахт и зонтов над ними, приточных отверстий в наружных стенах;
- образование ледяных пробок в водосточных трубах при наружном организованном отводе воды, наличие или отсутствие ледяных пробок в наземных выпусках водосточных труб;
- наличие неисправности водоприемных воронок при внутреннем отводе воды.
Одновременно с проверкой состояния кровельного покрытия проводится эксплутационная проверка водонепроницаемости кровли путем тщательного осмотра потолков помещений, расположенных под кровлей, и регистрация на плане мест, где имеются пятна сырости.
Сопоставляя места увлажнения перекрытий с планом кровли, определяют причины, вызывающие появление пятен сырости:
- дефекты в сопряжении кровельного ковра с различными кровельными конструкциями;
- конденсация влаги на нижней поверхности потолка из-за промерзания кровли.
Дефекты поверхности кровельного ковра:
- полное или частичное отсутствие защитного слоя;
- трещины (ширина их раскрытия, направление, протяженность и характер трещин);
- размеры и характер вздутий (с водой или воздушных);
- наличие пазух в результате отслаивания полотнищ в местах нахлестов, состояние заплат от ранее произведенных ремонтов.
Дефекты в местах примыканий к вертикальным плоскостям и на карнизах:
- отслаивание края ковра;
- бугристость полотен в местах перехода на горизонтальную поверхность.
Механические повреждения кровельного ковра стойками и растяжками заключается в разрушении мест сопряжения стоек и растяжек с основным кровельным ковром.
Биологическое разрушение кровельного ковра характеризуется наличием грибка, растений, мха в результате появления микроорганизмов.
Дефекты | Причины возникновения | Методы устранения |
Протечки, которые появляются непосредственно после дождя | Механические повреждения, деформации основания кровли или допущенный при укладке кровли брак. Наиболее возможными местами повреждений являются места пересечения кровли инженерными коммуникациями и места деформации оснований. |
Установить заплатки в местах повреждения, перекрывающие дефектное место на 15 см в каждую сторону. |
Протечки, проявляющиеся через несколько часов или дней. Протечки, которые появляются через некоторое время после начала таяния снега на кровле (второй тип) |
Образование трещин в местах примыканий к торцевым и продольным парапетам, вентиляционным шахтам, в местах выхода на кровлю. |
|
Образование вздутий кровельного ковра (с водой или воздушных). | Попадание влаги между слоями рулонного ковра или в полость покрытия в процессе строительства или эксплуатации кровель. Приклейка слоев рулонных материалов по влажному (после дождя) основанию. |
Вздутие разрезать конвертом, углы отвернуть и просушить. Внутренние и наружные стороны углов и основание конверта очистить от грязи. Углы приклеить и основание прогреть пламенем пропановой горелки и прикатать роликом. Сверху наклеить заплату, перекрывая места надрезов на 100 мм из материала с защитным слоем. |
Местные дефекты пароизоляционного слоя (проколы в пароизоляции). | Вскрыть кровельное покрытие над участке образования пузырей. Снять стяжку и теплоизоляционный слой. Просушить поврежденное место. Исправить пароизоляцию в соответствии с требованиями проекта. Восстановить теплоизоляционный слой, стяжку и кровельное покрытие. Надрезы кровельного ковра заклеить в 2 слоя полосками рулонного материала, перекрывающими их на 100 мм. |
|
Замокание утеплителя и, как результат, возникновение критического давления водяных паров под кровельным ковром при интенсивном нагревании поверхности в летнее время. Образование воздушных пузырей и увлажнение утеплителя происходит из-за недостатка паросопротивления пароизоляции по всей плоскости кровли. | Снять существующее кровельное покрытие. Уложить новый кровельный ковер, используя для нижнего слоя материал с частичной приклейкой (дышащий). Установить пароотводящие элементы (флюгарки). | |
Образование складок в примыканиях к вертикальным поверхностям (сползание материала с примыкания). Отслаивание дополнительного водоизоляционного ковра и фартука от выступающих вертикальных участков примыканий кровель. | Недостаточная теплостойкость кровельного материала, примененного для устройства примыканий. Отсутствие механической фиксации края ковра к вертикальной стене. Полотнища рулонных материалов приклеиваются к неподготовленной вертикальной поверхности (кирпичной кладке). |
С примыканий к поверхностям кладки снять защитный фартук. Удалить дополнительный водоизоляциоонный ковер. Наклеивать полотнища дополнительного водоизоляционного ковра с теплостойкостью не менее 80“С следует к оштукатуренным и предварительно огрунтованным вертикальным поверхностям. Край дополнительного ковра должен быть механически закреплен к вертикальной поверхности краевой рейкой или фартуком из оцинкованной стали и загерметизирован герметиком. |
Растрескивание верхнего слоя рулонного покрытия. | Деструкция (разрушение) материала под воздействием солнечного света. В основном происходит из-за отсутствия защитного слоя. | На поверхность кровельного покрытия нанести два слоя битумно-полимерной мастики с теплостойкостью не ниже 90“С. При нанесении 2-го слоя в мастику добавить алюминиевую пудру для создания отражающего слоя. |
Неплотное прилегание кровельного покрытия к основанию в местах примыкания рулонного ковра к вертикальным поверхностям. | В основании кровли не сделаны выкружки в местах примыкания к парапетным стенам, вент-блокам и другим вертикальным поверхностям. | Удалить слой дополнительного кровельного ковра. Сделать выкружку радиусом 80-100 мм из керамзитобетона или цементного раствора, просушить, огрунтовать. Вновь наклеить полотнища и закрепить концы ковра краевой рейкой или фартуком из оцинкованной стали. Верхний край промазать герметиком. |
Увлажнение и промерзание теплоизоляционного слоя. Появление сырости на потолке верхнего этажа при неповрежденном кровельном ковре. | Нарушение пароизоляционного слоя. Слой несплошной, имеет пропуски, повреждения при производстве кровельных работ или вообще отсутствует | Вскрыть кровельное покрытие над поврежденным местом. Снять стяжку и теплоизоляционный слой. Просушить поврежденное место и теплоизоляционный материал. Исправить пароизоляцию в соответствии с требованиями проекта. Восстановить теплоизоляционный слой, стяжку и кровельное покрытие. Надрезы кровельного ковра заклеить в 2 слоя полосками рулонного материала, перекрывающими их на 100 мм. |
Протечки у воронки внутреннего водостока. | Чаша воронки водостока перед оклейкой не была очищена от ржавчины, что вызвало отставание оклейки. Повреждение кровельного ковра у воронки внутреннего водостока. | Снять решетчатый колпак и зажимной конус воронки. Вынуть чашу воронки и очистить ее от ржавчины. Расчистить образовавшееся отверстие, обмазать его края цементным раствором и плотно установить чашу воронки в отверстие на раствор. Нанести на чашу воронки разогретое битумное вяжущее с нижней стороны рулонного материала и вновь наклеить дополнительные и основные слои кровельного покрытия. |
Заполнение ендовы водой при таянии снега. | Обледенение и промерзание решетки и воронки из-за неисправности нагревательного элемента (обогревающего горловину внутреннего водостока, если этот обогрев существует). | Проверить подключение нагревательного элемента, в случае неисправности нагревательный элемент исправить. |
Сползание полотнищ рулонных материалов на основных плоскостях кровель. | Применение материалов с недостаточной теплостойкостью, наклейка рулонных материалов вдоль конька кровель, имеющих уклон более 10%. Отсутствие механической фиксации рулонов кровельного материала при уклонах кровли более 16%. |
После устранения складчатости, вызванной сползанием полотнищ, на их место наклеивают рулонные материалы вдоль ската с теплостойкостью не менее 80оС. При капитальном ремонте кровель следует полностью удалить кровельный ковер и при устройстве нового применять кровельные материалы с теплостойкостью не менее 80°С. При уклонах более 10% основные слои водоизоляционного ковра укладывают вдоль ската; при этом каждый слой кровли должен поочередно заходить через конек, перекрывая соответствующий слой на другом скате на ширину 0,5 м. При уклонах более 16% дополнительно фиксировать полотнища кровельного материала. |
Трещины в слоях водоизоляционного ковра в местах примыкания кровли к свесам из оцинкованной стали и в сопряжениях ковра с бетонной карнизной плитой. | Разрывы рулонного ковра образуются при воздействии температурных перепадов, так как температура основной плоскости и температура бетонной карнизной плиты разные, что приводит к смещению. В примыканиях кровельного ковра к свесам из оцинкованной стали смещения происходят из-за разных теплоемкостей свеса из стали и бетонной плиты. Нагрев и остывание металлического свеса происходят гораздо быстрее, чем массивной бетонной плиты, что вызывает смещения свеса относительно плиты. |
Удалить кровельный ковер с поверхности металлического свеса. Снять свес. Наплавить дополнительный фартук, препятствующий протечкам при затекании воды под металлический свес. Выправить свес, чтобы он плотно прилегал к основанию, и закрепить его саморезами. Наплавить полимерно-битумный рулонный материал с полиэстровой основой (Техноэласт ЭКП 5.0) на свес, перекрывая стык свеса и кровельного ковра на 200мм. При образовании трещин в сопряжениях с бетонной карнизной плитой необходимо: в месте образования трещины уложить полосу из наплавляемого материала насухо, посыпкой вниз. Материал для полосы должен быть с основой из стеклохолста. Ширина полосы, перекрывающей трещину, не менее 150 мм. Восстановить кровельное покрытие полимерно-битумным рулонным материаломс полиэстровой основой (Техноэласт ЭКП 5.0), перекрыв полосу на 200 мм в любую из сторон. |
Разрывы кровельного ковра в местах стыка плит основания или температурноусадочных швов цементнопесчаной стяжки. | При устройстве кровельного ковра в местах возможных деформаций не были уложены компенсаторы из рулонного материала. | В месте образования трещины уложить полосу из наплавляемого материала, насухо, посыпкой вниз. Материал для полосы с основой из стеклохолста. Ширина полосы, перекрывающей трещину, не менее 200 мм. Восстановить кровельное покрытие полимерно-битумным рулонным материалом с полиэстровой основой (Техноэласт ЭКП 5.0), перекрыв полосу на 200 мм в любую из сторон. |
Отслаивание кровельного ковра от основания или одного слоя от другого | Недостаточное сцепление материала с основанием из-за несоблюдения следующих условий. Цементная стяжка или бетонное основание не были предварительно огрунтованы битумной грунтовкой. Наклейка производилась по влажному или неочищенному от пыли и грязи основанию. Недостаточный разогрев нижнего слоя материала при наплавлении. |
В местах расслоения рулонного ковра необходимо как можно больше разъединить листы кровельного материала, очистить от грязи и приклеить. Образовавшиеся разрывы кровельных полотнищ заклеить полосами рулонного материала шириной не менее 20 см. Если дефект распространяется на большой участок или в полотнищах имеются дополнительные дефекты, то отслоившиеся полотнища нужно удалить и заменить новыми в обычном порядке. Очистить и высушить основание, затем загрунтовать и после высыхания грунтовки наклеить полотнища наплавляемых материалов. Новые слои должны перекрывать кромки отслоившегося материала на 100 мм. |
Впадины на поверхности кровельного покрытия глубиной более 10мм. | Рулонный кровельный ковер наклеен на поврежденное основание с выбоинами и углублениями. | Заливку впадин не допускается производить мастикой. Следует рулонный ковер надрезать конвертом, отогнуть концы, исправить основание, высушить, вновь наклеить отогнутые концы покрытия и сверху на это место наклеить двухслойную заплату, перекрывающую надрезы на 100 мм. |
Подробнее о дефектах кровель и способах их устранения рассказано в книге В.Б. Белевича «Справочник кровельщика», «Высшая школа» 2002 г.
Использование техногенных отходов в производстве строительных материалов
Т.Г КОЗУБСКАЯ, главный специалист отдела новых технологий Министерства строительства и архитектуры Свердловской области
В Свердловской области скопилось большое количество технических отходов. В отвалах металлургических предприятий области накоплено свыше 100 млн т шлаков черной металлургии. ТЭС дают горы золы и шлаков. Тысячи кубометров отходов лесопереработки разбросано по бывшим и действующим леспромхозам.
Остро встает вопрос о переработке технических отходов, которые являются ценнейшим сырьем для промышленности строительных материалов.
Расчеты РАН свидетельствуют: вовлечение в переработку 1% отходов позволяет достигнуть снижения (экономии) инвестиций в минерально-сырьевой комплекс на 2%.
Проблемами переработки техногенных продуктов занимаются ведущие институты области, такие как УралНИИАС, УГТУ-УПИ, УГГГА.
Для цементных заводов предлагается двухкомпонентная сырьевая смесь, включающая в качестве алюмосиликатного компонента хвосты обогащения железных руд Качканарского ГОКа, которая прошла промышленные испытания по обжигу во вращающейся печи и агломерационной машине. Экономия топлива на обжиг клинкера составила 10—12%.
На Качканарском комбинате стройматериалов при производстве ячеистого бетона использование отхода ГОКа позволяет снизить расход цемента на 30—40%.
Для получения тежелых бетонов, учитывая дефицит портландцемента и наличие металлургических шлаков, в качестве местного вяжущего используется шлакощелочной цемент.
Для кирпичных заводов разрабатываются составы глинистых смесей, уточняются технологические параметры производства керамических кирпича, черепицы и облицовочных плиток. Для улучшения технологических свойств порошкообразных сырьевых шихт и техногенных отходов разработана технология и подобрано оборудование для их окомкования, позволяющие не только расширить область применения, но и организовать экологически безопасное складирование гранулированного продукта.
Для Полевского криолитового завода разработана технология переработки отходов в регулятор схватывания цемента.
Разрабатывается технология производства пеностекла — универсального тепло-, звукоизоляционного и отделочного материала на основе брака тарного или листового стекла.
Разработаны технологии переработки твердых бытовых отходов доменных шлаков для дорожного строительства, сталелитейных шлаков для стройиндустрии.
Однако, несмотря на явную эффективность разработанных технологий, многие из них, пройдя лабораторные изыскания, так и не нашли своего потребителя из-за нехватки инвестиций на модернизацию производства.
Но не все техногенное сырье применимо для промышленности строительных материалов без дополнительной обработки. Так, шлаки металлургических производств необходимо сушить, а техногенный гипс с Полевского криолитового и Среднеуральского медеплавильного заводов требуется гранулировать.
Одним из примеров комплексного использования отходов производства является цементный завод ЗАО «Сухоложский цемент». При производстве сырьевой смеси и цемента используются исключительно отходы различных производств: Высокогорского ГОКа, АО «Известняк», СУМЗа, ОАО «НТМК», АО «Галоген», песчано-щебеночные смеси Высокогорского ГОКа, доломитизированные отсевы АО «Известняк», вскрышные породы Троицко-Байновского месторождения огнеупорных глин, железосодержащий продукт ОАО СУМЗа, гранулированный доменный шлак ОАО «НТМК», фосфогипс АО «Галоген».
В ЗАО «Производственно-строительное объединение № 10» (г. Ревда) ведутся пусконаладочные работы линии по выпуску нового вида стенового теплоизоляционного строительного материала — торфодревесных блоков «Геокар» с использованием отходов предприятий деревообработки.
Использование промышленных отходов в Свердловской области составляет 39%, что крайне недостаточно. Коренная причина этого кроется в том, что мы считаем, например, золошлаки отходами, а в разных странах считают сырьем.
Отраслям строительства и стройиндустрии, как замыкающим по использованию отходов горнодобывающего, энергетического, металлургического, лесного, сельскохозяйственного комплексов, необходимо высказывать свои технологические требования к смежникам по гранулометрии, сохранению определенной влажности, а также использованию необходимых способов складирования, обеспечению подъездов и другие. Продуктивнее было бы создание совместных предприятий со смежниками по использованию отходов и совместных производств строительных материалов и конструкций на основе отходов других предприятий.
На медеплавильном заводе в г. Ревде скопилось 11 млн т отходов фосфогипса в отвалах. На сегодня эти отходы не востребованы, так как фосфогипс из отвалов ОАО «СУМЗ» не пригоден для использования в качестве регулятора сроков схватывания цемента из-за содержания остаточной серной кислоты, большого количества воды и высокой дисперсности. Применение непереработанного фосфогипса ведет к зависанию в бункерах и неравномерности дозировки, к снижению качества цемента. В зимнее время фосфогипс смерзается, создавая трудности в разгрузке, ведущие к большим простоям вагонов и штрафам за нерациональное использование вагонов.
В УГТУ-УПИ имеются научные разработки по использованию производственных отходов в качестве сырья в строительной индустрии. Научно-производственной фирмой «Уралцемент» разработана установка по нейтрализации и окусковыванию фосфогипса, опробована на Невьянском цементном заводе и в результате получен продукт, по качеству соответствующий природному гипсу класса Г-2.
Рулонные материалы для плоских кровель: дороже, дешевле или долговечнее
В.Н. СТРОКИНОВ, канд. техн. наук, С.С. КОВАЛЕВ, директор ООО «ГСП «Инженер» (Пермь)
В жесткой конкурентной борьбе, которая развернулась на «кровельном рынке» России, в настоящее время сложно выбрать наиболее подходящий материал. Каждый потенциальный подрядчик старается преподнести заказчику только положительные стороны «своего» материала и отрицательные стороны материала конкурента.
Ниже приведены результаты локального технико-экономического сравнения устройства и эксплуатации кровель с использованием трех основных видов рулонных кровельных материалов (РКМ):
- битумных (Б);
- битумно-полимерных (Б-П);
- полимерных (П).
Стоимость РКМ и кровельных услуг принята средней по крупным продавцам и строительным организациям для июня 2001 г. в Перми (табл. 1). Для других регионов эти показатели могут иметь другое значение.
Для расчетов принято:
- битумный материал — рубероид
- укладывается в 4 слоя; дополнительно используется битум;
- битумно-полимерные материалы — линокром (стеклоизол) — укладываются в 1 слой, унифлекс (рубитекс) — 1 слой; при укладке используются битум, керосин, газ-пропан;
- полимерные материалы — элон
- 1 слой, мастика КСП-М.
По сборникам ЕНиР определена трудоемкость выполнения кровли.
При значительной разнице в трудоемкости, стоимость кровельных работ на практике больше коррелирует со стоимостью материалов, а не с расчетной трудоемкостью. Прежде всего это объясняется тем, что на устройство кровли из полимерных материалов требуется более квалифицированный и высокооплачиваемый персонал, чем для кровель из битумных РКМ.
Другой серьезный фактор — это большое предложение услуг по битумным РКМ и очень маленькое по полимерным при неизменном спросе. Монтаж полимерных РКМ требует высокой культуры производства, которой сложно добиться при нестабильности строительной отрасли за последние 10 лет.
Средняя стоимость (с материалами) стандартного набора кровельных работ приведена в табл. 1. Это единовременные затраты на устройство кровли. Однако кровлю, как и все здание необходимо эксплуатировать, то есть нести определенные затраты на текущие и капитальные ремонты. На здании капитального характера кровля в процессе эксплуатации претерпевает несколько капитальных ремонтов.
Исходя из имеющихся нормативных и фактических данных по периодам проведения текущих и капитальных ремонтов кровель (табл. 2) составлен график затрат (см. рисунок) на устройство и эксплуатацию плоской кровли из РКМ разных типов.
Таблица 1
Вид материала | Трудоемкость
устройства кровли |
Средняя стоимость устройства кровли (с материалами)* | Затраты на устройство и эксплуатацию кровли за 25 лет | Соотношение затрат на устройство и эксплуатацию кровли за 25 лет по данным 1997 г. [1], % | |||
чел./ч на 100 м2 | % | р/м2 | % | р/м2 | % | ||
Битумный | 32,2 | 100 | 190 | 100 | 1210 | 100 | 100 |
Битумно-полимерный | 16,5 | 51 | 280 | 144 | 960 | 79 | 81 |
Полимерный | 11,9 | 37 | 320 | 164 | 520 | 43 | 48 |
* Возможное отклонение ±50 р/м2 |
Таблица 2
Вид материала | Ориентировочная стоимость затрат на текущий ремонт, р/м2 | Средняя периодичность проведения текущего ремонта, лет | Средняя периодичность проведения капитального ремонта, лет | Прогнозируемая долговечность РКМ, лет |
Битумные | 50 | 2 | 8 | 5-10 |
Битумно-полимерные | 100 | 5 | 15 | 10-15 |
Полимерные | 100 | 10 | 30 | 25-30 |
Рассматривая весь объем затрат на устройство и эксплуатацию кровли в течение 25 лет (табл. 1), очевидно, что эти затраты обратнопропорциональны единовременным затратам на устройство кровли из разных типов РКМ.
Проведенный краткий сравнительный анализ технико-экономических показателей по применению в плоских кровлях разных типов РКМ на одной территории в дискретный момент времени вместе с тем имеет более широкий аспект. Аналогичные сравнительные исследования 1997 г. [1] очень хорошо коррелируют с данными 2001 г. (табл. 1). Это свидетельство неизменности тенденции.
Суммарные затраты на устройство и эксплуатацию кровель из рулонных материалов: 1 — битумных; 2 — битумно-полимерных; 3 — полимерных.
Вывод: при подборе вида РКМ для проектирования мягкой кровли экономически выгодно применять:
- битумные РКМ на зданиях со сроком службы не более 6—8 лет;
- битумно-полимерные РКМ на зданиях со сроком службы не более 15 лет;
- полимерные РКМ на зданиях со сроком службы более 15 лет.
Литература
- Ковалев С.С. Мягкая кровля. Как сделать ее долговечной? // Пермские строительные ведомости. 1997. № 3. С. 22-23.
Современное состояние и перспективы развития производства листового стекла в Российской Федерации
В.Ф. Завадский, д-р техн. наук, профессор НГАСУ
Л.С. БАРИНОВА, канд. хим. наук, заместитель Председателя Госстроя России, В.В. МИРОНОВ, старший научный сотрудник, К.Е. ТАРАСЕВИЧ, зав. отделом ОАО «Центр информации и экономических исследований в стройиндустрии» — ВНИИЭСМ (Москва)
Производство листового стекла в Российской Федерации в 2000 г. было сосредоточено на девяти предприятиях, шесть из которых выпускают оконное стекло по устаревшей технологии вертикального вытягивания стекла (ВВС), а три — по общепринятой в мировой практике технологии формования ленты стекла на поверхности расплавленного металла (флоат-процесс).
В отечественной практике требования к качеству листового стекла определяются ГОСТ 111—90 «Стекло листовое. Технические условия». Предусмотрено восемь марок листового стекла (М1— М8), различающихся требованиями к внешнему виду (допустимому количеству и размерам пороков) и оптическим характеристикам.
Предусмотренные ГОСТ 111—90 области применения складывались в реалиях плановой экономики и в настоящее время фактически не соответствуют существующей практике. Производство современных видов изделий из листового стекла (стеклопакетов, стекол с покрытиями, многослойных стекол) требует использования стекла марок М1—М3; в противном случае качество продукции перестает соответствовать потребностям современного рынка.
Качество производимого в России листового стекла всецело зависит от технологии производства. Стекло марок М5, М6 и М8, производимое по технологии ВВС, в настоящее время неконкурентоспособно даже на внутреннем рынке как по качеству, так и по энергозатратам, которые достигают 13,4—14,7 МДж/кг сваренного стекла, в то время как на отечественных предприятиях, использующих флоат-процесс, энергозатраты не превышают 7,3—7,5 МДж/кг (за рубежом — 6,7—7,1 МДж/кг).
По данным Госкомстата России, в 2000 г. производство строительного и технического стекла составило 40,8 млн м2 (здесь и далее в натуральном исчислении), а термически полированного — 67,9 млн м2.
В общем выпуске строительного и технического стекла 94—95% приходится на долю оконного стекла, остальное — стекло литое и прокатное листовое или профилированное, стеклоблоки и другие виды продукции.
Производство листового стекла Госкомстатом России учитывается в двух позициях: «стекло строительное и техническое» (в том числе «стекло оконное») и «стекло термически полированное». Вследствие этого появляется возможность двойного толкования формулировки ГОСТ 111—90 применительно к стеклу оконному полированному марки М4, что отечественными производителями используется в полной мере: ОАО «Саратовстекло» относит стекло марки М4 к стеклу оконному, а ОАО «Салаватстекло» — к стеклу термически полированному*. Доля стекла марки М4 в общем объеме производства на этих предприятиях составляет 60% и более.
Наши оценки показали, что в 2000 г. реально было произведено 54,2 млн м2 термически полированного стекла (марок М1— М3 и М7) и 54,5 млн м2 оконного стекла (марок М4—М6 и М8).
Для нормализации статистического учета производства листового стекла, по нашему мнению, целесообразно вместо двух позиций — «стекло строительное и техническое» и «стекло термически полированное» — использовать одну — «стекло листовое» с выделением отдельной строкой стекла, производимого по флоат-технологии.
В настоящее время в Российской Федерации около 50% мощностей по производству оконного стекла методом ВВС остановлены и частично разукомплектованы, еще до 30% мощностей, по сути, находятся в стадии «умирания».
Техническое состояние систем ВВС (около 100 единиц) характеризуется практически полным физическим и моральным износом, их работоспособность поддерживается лишь благодаря проведению восстановительных ремонтов.
По данным Госкомстата России, из предприятий, оснащенных системами ВВС, в 2000 г. работали АООТ «Ирбитский стекольный завод» (Свердловская обл.) и ТОО «МАСТ» (Челябинская обл.), реализующие свою продукцию на местных рынках, а также ЗАО «Символ», ОАО «Гусевский стекольный завод им. Дзержинского» (Владимирская обл.), АО «Кварцит» (Брянская обл.) и ОАО «Востек» (Тверская обл.), географическое расположение которых по отношению к регионам с высокой строительной активностью наиболее благоприятно.
Флоат-технология производства полированного и оконного стекла реализована в ОАО «Саратовстекло» и ОАО «Салаватстекло», полированного и автомобильного — в ОАО «Борский стекольный завод». Производственные мощности этих предприятий загружены практически полностью. Предприятия оснащены как отечественными флоат-линиями (ОАО «Саратовстекло» и ОАО «Салаватстекло»), так и линией итальянского производства, введенной в эксплуатацию в 2000 г. в ОАО «Борский стекольный завод». Стекло, изготовляемое в ОАО «Борский стекольный завод», практически полностью используется для получения высокотехнологичных изделий.
Кроме того, в ОАО «СИС» (Саратовский институт стекла) действует полупромышленная флоат-линия мощностью 2,5 млн м2 в год. На ней производится окрашенное в массе светотеплопоглощающее стекло, по качеству соответствующее марке М1, и архитектурно-строительное стекло. Подобные линии модели ЛТФ мощностью 5,5—8,5 млн м2 в год предлагает ОАО «Стекломаш» (Орловская обл.). Судя по рекламным материалам, такие линии удовлетворяют требованиям ISO 9000.
Всего в Российской Федерации по флоат-технологии выпускается около 80% листового стекла, причем его доля постоянно растет. В 2000 г. объем производства термически полированного стекла составил 82,4 млн. м2, а листового стекла, полученного по технологии ВВС, — 21,9 млн. м2. Полный переход на флоат-процесс в обозримом будущем сдерживается лишь низкой инвестиционной активностью, хотя на отечественном строительном рынке ощущается нехватка листового стекла, а цены на стекло близких марок, производимое по различным технологиям и, следовательно, различающееся по качеству, практически одинаковы. Значительное количество флоат-стекла довольно низкого качества ввозится из Республики Беларусь.
Сложившаяся в настоящее время на российском строительном рынке ситуация со стеклом прогнозировалась еще в 80-е годы, когда было запланировано строительство флоат-линий на Чумайтлинском (Республика Удмуртия), Гусевском (Владимирская обл.), Улан-Удэнском (Республика Бурятия), Анжеро-Судженском (Кемеровская обл.), Чагодощенском (Вологодская обл.) и Мишеронском (Московская обл.) стекольных заводах. На Чу-майтлинском и Улан-Удэнском стекольных заводах строительство флоат-линий мощностью соответственно 18 и 21 млн. м2 в год было начато, однако сейчас оно находится в стадии консервации.
Появились сообщения о намерении некоторых предприятий, расположенных в Московской области, построить флоат-линии. В их числе АО «БАМО-Стройматериалы» (г. Солнечногорск), ОАО «Лыткаринский завод оптического стекла» (г. Лыткарино) и консорциум ОАО «Мосавтостекло» — ОАО «Раменский ГОК» (г. Раменское).
В рамках разработки Госстроем России подпрограммы «О приоритетных направлениях развития промышленности строительных материалов и стройиндустрии на 2001—2005 годы» региональными органами власти внесены следующие предложения:
- завершить строительство флоатлинии на Чумайтлинском стекольном заводе в 2003 г. (необходимые инвестиции — 210,5 млн руб.*);
- произвести реконструкцию АООТ «Ирбитский стекольный завод» (Свердловская обл.) с вводом в 2005 г. мощностей по производству 10 млн м2 флоат-стекла в год (необходимые инвестиции — 580 млн руб., в том числе собственные средства — 140 млн руб.);
- ввести в эксплуатацию в 2003 г. ОАО «Кемеровостекло» с мощностями по производству 13 млн м2 в год флоат-стекла (необходимые инвестиции — 959,5 млн руб., в том числе собственные средства — 192 млн руб.).
По мнению специалистов отрасли, в восточных регионах России новую флоат-линию наиболее целесообразно построить в АООТ «Сибстекло» (Кемеровская обл.). Для этого предприятия имеется готовый проект, разработанный институтом «Гипростекло» (Санкт-Петербург).
Ввод в эксплуатацию даже некоторых из перечисленных предприятий радикально изменит всю структуру производства и продажи листового стекла, что автоматически приведет к прекращению работы многих из ныне действующих предприятий, оснащенных линиями ВВС.
Следует отметить, что ввод в эксплуатацию новых флоат-линий в России тормозится не только отсутствием инвестиций, но и лоббистской деятельностью как отечественных производителей стекла, отнюдь не заинтересованных в появлении новых конкурентов, так и зарубежных поставщиков из Германии, Франции, Финляндии, Великобритании, надеющихся на восстановление существовавшей до августа 1998 г. емкости рынка и получение сверхвысоких прибылей от экспорта.
Наблюдаются и протекционистские меры региональных властей по отношению к расположенным на их территории старым стекольным заводам, которые в обмен на обязательство не сокращать промышленно-производственный персонал получают подряды на поставку стекла для местных строительных и ремонтных организаций, как правило, тоже полностью зависимых.
В странах СНГ собственное производство флоат-стекла имеется в Украине: ГП «Пролетарий» (Луганская обл., г. Лисичанск) — две технологических линии и ПО «Автостекло» (Донецкая обл., г. Константинова) — одна технологическая линия. Выпуск стекла на этих предприятиях был начат еще в 70-е годы, и технический уровень производства соответствует этому периоду. Потенциальными инвесторами рассматривается возможность реконструкции одного из этих предприятий с выходом на российский рынок.
В Республике Беларусь в 1997 г. введена в эксплуатацию в ОАО «Гомельстекло» флоат-линия мощностью 21 млн. м2 в год, оснащенная отечественным оборудованием. Аналогичная линия эксплуатировалась в Киргизии на Токмакском стекольном заводе, однако в настоящее время она остановлена, и предприятие намерено ее продать.
Помимо способа производства качество листового стекла определяется качеством исходного сырья, в частности кварцевого песка, содержание которого в шихте достигает 73%. В песке, используемом для производства флоат-стекла, содержание оксидов железа не должно превышать 0,09%, а в песке, применяемом для производства стекла по технологии ВВС, — 0,2%.
Как правило, необогащенное кварцевое сырье не удовлетворяет требованиям производства флоатстекла, однако некоторые предприятия все же используют необогащенный песок, что затрудняет соблюдение заданных технологических режимов и придает стеклу зеленоватый оттенок.
В настоящее время в России 75% производимого обогащенного кварцевого песка поставляет ОАО «Раменский ГОК» (Московская обл.). Этого количества едва хватает для производства термически полированного стекла. Потребность же в обогащенных кварцевых песках отрасли в целом (включая производство тарного и других видов стекла) в несколько раз выше, однако притока инвестиций в эту область, несмотря на имеющиеся месторождения, не наблюдается.
ОАО «Салаватстекло» получает кварцевый песок приемлемого качества по бартеру из Казахстана, расплачиваясь листовым стеклом — до 3 млн. м2 в год.
В общем объеме продаж строительного и технического стекла на российском рынке преобладает отечественная продукция. Ее доля, составлявшая в 1998 г. 94,7%, возросла до 97,6% в 1999 г. и до 98,1% в 2000 г. Импортируется строительное и техническое стекло в основном из Китая и Украины.
В последние годы экспорт строительного и технического стекла из России постоянно возрастал — с 3,0% общего объема внутреннего производства в 1998 г. до 8,1% в 1999 г. и до 12,4% в 2000 г. Основные экспортеры оконного стекла — ОАО «Востек» и ОАО «Гусевский стекольный завод им. Дзержинского». Больше всего стекла поставляется в Великобританию.
Доля отечественной продукции в общем объеме продаж термически полированного стекла в 1998 г. составляла 95,3%, в 1999 г. — 97,8%, в 2000 г. — 94,9% (без учета импорта из Республики Беларусь). Наибольшее количество термически полированного стекла поставляла на российский рынок Украина, высококачественное стекло с селективными покрытиями импортировалось из Финляндии, Польши и США.
Экспорт термически полированного стекла в 1998 г. находился на уровне 27,7% общего объема производства, в 1999 г. — 24,3%, в 2000 г. — 27,6%. Крупнейший экспортер термически полированного стекла — ОАО «Борский стекольный завод», на долю которого приходится более 50% общего объема экспортных поставок; до 30% стекла поставляет ОАО «Саратовстекло» и до 20% — ОАО «Салаватстекло». По объему импортируемого из России термически полированного стекла лидирует Турция.
Необходимо подчеркнуть, что практика использования способа производства стекла в качестве идентификационного признака таможенной классификации (ТН ВЭД) нередко приводит к ошибкам в идентификации товарных групп 7003, 7004 и 7005, тем более что пошлины и акцизы для них одинаковы.
Высокую долю отечественной продукции в общем объеме продаж листового стекла в России нельзя расценивать как позитивный фактор, поскольку наличие на товарных рынках до 10—15% высококачественной импортной продукции не только не наносит ущерба национальным производителям, но и стимулирует их к повышению качества собственной продукции.
На отечественном рынке ощущается постоянная нехватка стекол марок М1 и М2. Наиболее высококачественные разновидности этих марок, выпускаемые фирмами Pilkington, Sant-Goban, Glaverbel, в том числе стекло, окрашенное в массе и с различными тепло- и светоотражающими покрытиями традиционно импортировались в нашу страну.
В последние годы в России организуется промышленное производство подобных стекол. Так, в АООТ «ЗАС» (Завод архитектурного стекла в г. Пушкин, Санкт-Петербург — дочернее предприятие ОАО «Борский стекольный завод») введены в эксплуатацию вакуумная линия непрерывного действия фирмы Sun Coatings Inc. (США) мощностью 1,5 млн м2 стекла в год для нанесения покрытий и линия для изготовления стеклопакетов мощностью 700 тыс. м2 в год.
Перспективы развития стекольной промышленности связывают прежде всего с полным вытеснением технологии ВВС флоат-процессом, причем в отечественных условиях, наряду с мощными производствами, должны получить распространение предприятия небольшой мощности, оснащенные так называемыми мини-флоат-линиями.
Расширяются масштабы промышленной переработки стекла и производства высокотехнологичных изделий — строительного триплекса, закаленных стекол, стекол с оксидными и металлическими покрытиями, в том числе многослойными, обладающими избирательной отражающей способностью к различным частям солнечного спектра.
В настоящее время все более актуальной становится проблема расширения производства отечественных стеклопакетов для массового жилищного строительства. Действующие нормативы термического сопротивления светопрозрачных ограждений, регламентированные Изменением № 4 СНиП II-3—79* «Строительная теплотехника», обусловливают невозможность применения для большинства регионов Российской Федерации однокамерных стеклопакетов из обычного стекла. Между тем недостаточный объем производства энергосберегающих стекол в Российской Федерации и сложность изготовления высокотехнологичных стеклопакетов, к тому же весьма дорогостоящих, предопределяют преимущественное распространение в массовом строительстве стеклопакетов с двумя или тремя стеклами либо конструкций типа стекло + однокамерный стеклопакет.
Высокоэффективные стеклопакеты, в том числе на основе энергосберегающих стекол, теплоизоляционных стекол с заполнением пространства между ними аргоном, так называемых рефлект-флоат-стекол с односторонней просматриваемостью, фото- и электро-хромных стекол, ввиду их высокой стоимости и невозможности применения в массовом жилищном строительстве, будут выпускаться в ограниченных объемах — их доля в общем объеме производства стеклопакетов, по нашим оценкам, составит не более 5%.
Преобладающее в России двойное остекление окон в спаренных или раздельных переплетах, отличающееся крайне низкой энергоэффективностью, в ближайшие годы должно быть заменено в рамках проводимой в нашей стране жилищной реформы, предполагающей введение оплаты за отопление по фактическому расходу тепла. По нашей оценке для этого потребуется 1,2—1,3 млрд м2 стеклопакетов, при изготовлении которых будет использовано до 3 млрд м2 листового стекла.
Нет сомнений в том, что даже при существующем уровне инвестиционной активности отмеченные тенденции устройства светопрозрачных ограждений вызовут резкое повышение спроса на листовое стекло.
Устройство гидроизоляции материалами фирмы «Sika-Trocal AG»
Е.В. ГУЩА, представитель фирмы «Sika-Trocal AG» в Москве
Читатели журнала «Строительные материалы» уже знакомы с высококачественными материалами фирмы «Sika-Trocal AG», специализирующейся на производстве полимерных и полимерно-битумных мембран, которые используются также при гидроизоляции фундаментов зданий, оснований, подземных сооружений, мостовых конструкций и др.
Развитие современных городов во многом происходит за счет освоения подземного пространства. Возведение подземных стоянок, торговых комплексов, тоннелей требует применения надежных гидроизоляционных материалов. Одними из наиболее эффективных гидроизоляционных материалов являются мембраны «Tracal», производимые фирмой «Sika-Trocal AG».
Мембрана «Trocal» представляет собой мягкий ПВХ, стойкий к прорастанию корней, микробам, агрессивным веществам, содержащимся в грунтовых водах и почве. Как и кровельные, гидроизоляционные материалы подразделяются на битумосовместимые (тип А и AG) и битумонесовместимые (тип Т). Мембрана «Trocal Т» отличается стойкостью к воздействию нефти, нефтепродуктов и растворителей.
Материалы обладают высокими прочностными характеристиками, теплостойкостью, отсутствием водопоглощения и большой долговечностью, что позволяет использовать их на объектах любой сложности в различных климатических зонах (см. таблицу).
По немецкому стандарту DIN гидроизоляционные мембраны подразделяются на выдерживающие и не выдерживающие гидростатическое «Trocal» давление. Мембраны могут использоваться при устройстве изоляции подземных гаражей, фундаментов и оснований, тоннелей и др. от грунтовых вод, оказывающих и не оказывающих давление, влажных помещений (прачечных, бань, бойлерных и др.), бассейнов, автомобильных стоянок, мостовых конструкций и др. (рис. 1).
Для создания надежной защиты от проникновения воды достаточно одного слоя материала при использовании ряда дополнительных элементов (соединительная жесть, соединительные ПВХ-профили специальной конфигурации и др.) специальных технологий укладки, которые в целом составляют гидроизоляционную систему. При монтаже системы закрепление мембраны на вертикальную или горизонтальную поверхность производится с помощью специальной соединительной жести (металлических полос) «Trocal» или ПВХ-профилей. Металлические полосы, покрытые ПВХ, механически крепятся к вертикальным (на расстоянии не более 4 м друг от друга) или горизонтальным поверхностям, и на них термически или диффузионно (специальной жидкостью на основе тетра-гидрофурана) привариваются полотнища материала.
Вместо соединительной жести в системе может быть использован специальный ПВХ-профиль, который при возведении фундамента или основания замоноличивается в конструкцию (рис. 2). Полотна мембраны привариваются к профилю, так же как и к соединительной жести.
Между собой полотна свариваются внахлест горячим воздухом или диффузионно. В результате соединения образуется монолитное полотно, обеспечивающее надежную гидроизоляцию конструкций в течение долгого времени. При свободной укладке этих материалов не существует проблем с адгезией гидроизоляции к поверхности защищаемых конструкций.
Рис. 1. Области применения мембран «Trocal»: зеленый — изоляция подземных частей зданий и сооружений от грунтовых вод, не оказывающих давления; синий — наружная и внутренняя изоляция зданий и сооружений от воды, не оказывающей давления; красный — изоляция подземных зданий и сооружений от воды, оказывающей гидростатическое давление; желтый — изоляция сооружений от воды, оказывающей давление изнутри
Рис. 2. Крепление материалов «Trocal» к основанию с помощью специального соединительного ПВХ-профиля: 1 — защитная мембрана «Trocal TS» или геотекстиль, прикрепленный механически; 2 — конструкция стены; 3 — соединительный ПВХ-профиль; 4 — гидроизоляционная мембрана «Trocal»
Рис. 3. Устройство гидроизоляции стены с контрольно-инъекционной трубкой: 1 — защитная мембрана «Trocal TS» или геотекстиль, прикрепленный механически; 2 — контрольноинъекционная трубка; 3 — гидроизоляционная мембрана «Trocal»; 4 — соединительный ПВХ-профиль; 5 — защитная кирпичная кладка; 6 — конструкция стены
Показатели | «Trocal А» | «Trocal Т» | «Trocal АG» |
Толщина, мм | 1,5* | 1,5* | 2,1 |
Условная прочность, МПа | 16,5 | 16,8 | 14,2 |
Относительное удлинение при разрыве, % | 408 | 596 | 320 |
Гибкость на брусе с радиусом закругления 5 мм, оС | -50 | -35 | -50 |
Теплостойкость в течение 2 ч, оС | 90 | 90 |
90** |
Изменение линейных размеров в течение 6 ч при температуре 70оС, % | 0,1 | 0,1 | 0,05 |
Водопоглощение в течение 24 ч, мас. % | 0 | 0 | 0 |
Водонепроницаемость в течение 72 ч. при давлении, МПа | 0,6 | 0,6 | 0,6 |
Паропроницаемость, мг/мчПа | 0,86х10-3 | 0,79х10-3 | 0,86х10-3 |
Прочность клеевого шва на раздир при склеивании битумом, МПа | 2,2 | — | 2,2 |
* Возможна толщина материала 2 мм.
** Выдерживает кратковременное нагревание до 270оС |
Вертикально расположенные части гидроизоляции защищают от возможных повреждений геотекстильными материалами, или асбестоцементными листами, или кирпичной кладкой, а затем пригружают грунтом и др. Верхняя кромка гидроизоляционного ковра на уровне земли герметизируется специальными герметиками производства компании «Sika AG».
Для возможности контроля состояния гидроизоляции при эксплуатации предназначены контрольные и инъекционные трубки. Трубки применяются для вертикальной и горизонтальной изоляции и позволяют для ликвидации протечек закачивать гидроизоляционные шламы под мембрану. Для этого их выводят в зону, доступную для обслуживания, и замо-ноличивают (рис. 3).
Обычно при укладке асфальта поверх гидроизоляции на автомобильных стоянках, мостах, тоннелях и др. возникает необходимость устройства дополнительной стяжки для предотвращения нарушения целостности изоляционного слоя под воздействием высокой температуры и нагрузки. Для этих случаев фирма «Sika-Trocal AG» выпускает специальный гидроизоляционный битумосовместимый материал «Trocal AG». Верхний слой этого материала представляет собой жаропрочное нетканое полотно из стекловолокна, пропитанное ПВХ, которое обеспечивает возможность укладки горячего асфальта непосредственно на гидроизоляции и выдерживает кратковременное воздействие температуры до 270оС.
Гарантия на гидроизоляционные материалы составляет 10 лет, срок службы, испытанный по российским стандартам, — 15 лет, реальный срок службы материалов этой группы — свыше 30 лет.
Все заводы фирмы «Sika-Trocal AG» имеют сертификат качества ISO 9001. Материалы сертифицированы Госстроем России, имеются гигиенический и пожарные сертификаты.
Поставка осуществляется со склада в Москве или с завода-производителя в Германии.
Быстрые методы испытаний строительных материалов и конструкций
А.С. БЫЧКОВ, канд. техн. наук,
руководитель испытательного центра ОАО «ВНИИстром им. П.П. Будникова»
Ползучесть и длительная прочность
Проектирование и строительство сооружений с использованием новых видов строительных материалов и конструкций, как правило, предваряется исследованием всего комплекса свойств этих материалов и конструкций. ВНИИстром им. П.П. Будникова имеет богатый опыт исследования важнейших физико-механических свойств и показателей упруговязких повреждаемых материалов, в числе которых следует в первую очередь назвать:
- ползучесть и длительную прочность строительных материалов, таких как бетон различных видов, включая тяжелый цементный, плотный силикатный, легкий, ячеистый, гипсобетон;
- ползучесть и длительную прочность кладки из кирпича и камней керамических, силикатных, цементно-песчаных, бетонных на цементных и смешанных растворах различных марок;
- деформации сжатого бетона и прогиб железобетонных конструкций изгибаемых, центрально и внецентренно сжатых, в том числе с предварительным натяжением при длительном действии нагрузки. Имеется в виду как статическое, так и динамическое нагружение.
На основании этих исследований разработана методика, позволяющая оценивать деформации и прогибы при длительном действии нагрузки.
Расчет деформаций бетона и кладки, а также прогибов железобетонных конструкций при длительном действии нагрузки регламентируется строительными нормами и правилами [1, 2, 3, 4]. В стандарте [5] описана методика экспериментального определения ползучести различных видов бетона. Там же приведена методика расчета ползучести бетона для сроков, превышающих общую продолжительность испытаний. На рис. 1 представлены опытные данные, взятые из [6]. Начальный участок кривой ползучести продолжительностью 200 сут использован для расчета деформаций ползучести в соответствии с рекомендациями п. 5 [5] (сплошная линия) и для расчета по методике ВНИИстром им. П.П. Будникова (пунктирная линия).
Методика обработки экспериментальных данных ВНИИстрома позволяет точнее описать кривую ползучести, чем это достигается по [5]. По нашему мнению, следует отказаться от термина «предельное значение деформаций ползучести».
Методика экспериментального определения ползучести бетона и кладки предусматривает:
- кратковременные испытания образцов строительных материалов и конструкций с различными скоростями деформирования или нагружения до разрушения и соответствующую обработку результатов;
- длительные испытания продолжительностью 1—2 месяца. Длительные испытания проводятся по обычной схеме [5], но при трех-четырех различных уровнях напряжений. Обработка результатов проводится по методике ВНИИстрома.
Для проведения таких испытаний ВНИИстром имеет необходимое оборудование: прессы, начиная с 0,1 кН до 1 МН, разрывные машины, установки длительного сжатия, стенды для испытания железобетонных конструкций на изгиб. Возможно проведение испытаний в условиях различной относительной влажности и температуры воздуха.
В качестве примера, иллюстрирующего один из результатов исследований, на рис. 2 дана кривая длительного прогиба предварительно напряженной плиты перекрытия ПП 132-1 (испытания автора 1977 г.). Там же представлена расчетная кривая, в основе которой лежит короткая серия наблюдений. продолжительностью 20 сут.
Другой вариант сотрудничества с заказчиком предусматривает только обработку результатов испытаний, выполненных заказчиком по методике ВНИИстрома. Завершением работы может быть не только кривая ползучести или длительных прогибов, отвечающая всему сроку эксплуатации сооружения, но и кривая деформирования, отвечающая любой схеме работы материала или конструкции во всем диапазоне нагрузок, в том числе вблизи предельных.
Испытания и их обработка, выполненные по методике ВНИИ-строма, позволяют оценить поведение строительного материала, изделия или конструкции при длительном действии нагрузки уже на стадии их освоения.
Морозостойкость
Другим важнейшим физикомеханическим показателем долговечности строительного материала является его морозостойкость, определение которой проводится по методике, изложенной в [7, 8]. Продолжительность прямого определения морозостойкости многих видов строительных материалов такова, что этот параметр для серийно выпускаемой продукции определяется не чаще одного раза в полгода, что явно недостаточно. Сегодня морозостойкость невозможно включить в число показателей, определяемых в приемосдаточном контроле.
Стандарт [8] допускает производить определение морозостойкости лицевого кирпича двумя способами. Согласно традиционному способу кирпич предварительно подвергают полному водонасыщению. Один цикл испытаний включает четырехчасовое замораживание и двухчасовое оттаивание целого кирпича. Этот способ называется объемным. Существуют нормативы, определяющие допустимую степень потери прочности и массы строительного материала после прохождения определенного числа циклов замораживания и оттаивания. Однако в ряде случаев более важными являются чисто внешние признаки неморозостойкости. К ним относятся расслоение, шелушение, растрескивание, выкрашивание. Методически дефекты внешнего вида определяются визуально путем сравнения поврежденной поверхности с неповрежденной поверхностью образца — эталона.
Таблица 1
Границы для критерия знаков
Число положительных разностей | Нижняя граница | Верхняя граница |
5 | 0 | 5 |
6 | 1 | 5 |
7 | 1 | 6 |
8 | 1 | 7 |
9 | 2 | 7 |
10 | 2 | 8 |
11 | 2 | 9 |
12 | 3 | 9 |
13 | 3 | 10 |
14 | 3 | 11 |
Отметим также, что показатель «прочность» в большинстве случаев не может служить критерием неморозостойкости кирпича из-за значительного рассеяния этого показателя.
Прочность изделий в одной и той же партии может изменяться от величин, характерных для «немарочного» кирпича, до величин, характерных для кирпича высоких марок. Но даже при самой тщательной отбраковке кирпичей, рассеяние прочности составляет 15—20%. Легко подсчитать, что только по этой причине значительная часть годной морозостойкой продукции керамических заводов страны может быть признана браком. Оценка морозостойкости керамического кирпича по потере прочности может привести к неправильным выводам.
Наконец, следует учесть, что при определении прочности кирпича по основному методу с использованием цементно-песчаного раствора от изготовления до испытания образцов должно пройти не менее трех суток [9], что удлиняет и без того продолжительные испытания. Что же касается бетона, то в этом случае образцы для испытаний специально изготовляют (а не отбирают из партии в несколько десятков тысяч единиц продукции) с использованием аттестованных форм, что снижает коэффициент вариации прочности до 5—10%. Помимо этого в бетоне продолжается интенсивный набор прочности благодаря высокой влажности материала в любой момент испытаний. Вероятность ошибочного бракования годной продукции в этом случае значительно ниже.
Другой способ называется односторонним и заключается в том, что отбор тепла осуществляется с одной из сторон кирпича, тогда как с другой стороны поддерживается комнатная температура. Шестичасовая продолжительность одного цикла сохранена. Способ предложен А.С Садунасом и Р.В. Мачулайтисом [10]. В [11] предложена модификация этого способа. Предварительно водонасыщенный кирпич погружают в воду комнатной температуры так, чтобы его поверхность оставалась над водой. Эта часть поверхности подвергается поочередно обработке холодным и теплым потоками воздуха. В связи с тем, что замораживанию подвергается не весь объем кирпича, а лишь его часть, продолжительность одного цикла может быть существенно снижена (до 5—10 мин). Способ [11] может быть назван способом определения морозостойкости поверхностного слоя строительного материала.
Специально остановимся на скорости охлаждения и нагревания образцов. Стандарты [7, 8] не устанавливают каких-либо ограничений на скорость изменения температуры среды в диапазоне от 20 0С до -20 0С. После четырехчасового объемного замораживания кирпич мгновенно погружают в воду комнатной температуры. Точно так же после оттаивания в среде с температурой 18—20 0С образец мгновенно помещают в морозильную камеру. Метод, изложенный в [11], в этом смысле не отличается от стандартных методик.
Неразрушающий контроль прочности при сжатии и изгибе
Основным способом определения прочности кирпича и камней является способ, изложенный в ГОСТ 8462—85. Он заключается в том, что изготовляют образец, состоящий из двух кирпичей. Для соединения кирпичей и выравнивания опорных поверхностей используют цементно-песчаный раствор заданного состава. После изготовления образец выдерживают трое суток, а затем испытывают на сжатие. Такая продолжительная подготовка к испытаниям создает определенные неудобства для контролеров. Поэтому цементно-песчаный раствор заменяют войлочными, картонными, резиновыми прокладками или гипсовым раствором. Допускается также предварительная шлифовка опорных поверхностей. В последнем случае достигается прочность, превышающая прочность образца на цементно-песчаном растворе в два раза.
Рис. 1. Ползучесть бетона при напряжениях, составляющих 40% от разрушающих | Рис. 2. Прогиб в середине пролета предварительно напряженной панели перекрытия при длительном действии нагрузки | Рис. 3. |
Таблица 2
Градуировочная таблица определения марки кирпича керамического одинарного производства ОАО «Омскстройматериалы» по времени распространения ультразвука
Марка | Время распространения ультразвука в серии из пяти образцов | |
Среднее | Наибольшее, больше или равно | |
200 | 40 | 51 |
175 | 40,1-51 | 62 |
150 | 51,1-62 | 72 |
125 | 62,1-65 | 83 |
100 | 65,1-69 | 84 |
75 | 69,1-74 | 87 |
Ясно, что к прочности образца с прокладками или шлифованными опорными поверхностями необходимо вводить поправочные коэффициенты, для того чтобы можно было перейти к прочности образца на цементно-песчаном растворе.
Для ускорения процедуры контроля применяют неразрушающий ультразвуковой метод определения прочности кирпича и камней [12]. В настоящее время автором статьи и Л.А. Дикаревым разрабатывается неразрушающий ультразвуковой метод контроля прочности при сжатии и изгибе керамического кирпича и камней.
Ультразвуковой метод является косвенным. В качестве косвенного параметра используется время или скорость распространения ультразвуковых волн в теле кирпича. Кирпич или камни могут быть как сплошными, так и пустотелыми.
Поясним, как устанавливается градуировочная зависимость. Вначале отобранные для испытаний кирпичи прозвучивают. Далее кирпичи, имеющие близкие показатели времени прозвучивания, объединяют в пары. Образцы изготовляют с применением цементно-песчаного раствора в соответствии с ГОСТ 8462—85. Через 3 сут после затвердевания раствора определяют прочность при сжатии образцов. Пары значений (tj, Rj) нанесены на график (рис. 3). Уравнение регрессии имеет вид:
R1 = 29,536 — 0,236 t, (1)
где R1 — прочность при сжатии, МПа; t — время распространения ультразвука, мкс.
Оценка возможности использования градуировочной зависимости (1) для определения прочности кирпича производится с помощью критерия знаков [13]. Сравниваются прочность, найденная путем разрушающих испытаний, и прочность, определенная по градуировочной таблице. При этом используются только знаки разностей наблюдаемых значений. Предполагается, что разности парных наблюдений в среднем не отличаются от нуля. Использование градуировочной зависимости не допускается, если имеется слишком много или слишком мало разностей одного знака. В табл. 1, взятой из [13], приведены границы для двустороннего критерия при 5%-ном уровне значимости.
По этой схеме проведены независимые параллельные определения прочности ультразвуковым методом с помощью зависимости (1) и в тех же образцах — по ГОСТ 8462—85. Количество измерений 12. В 12 парах измерений нулевые разности отсутствуют, имеется 8 отрицательных и 4 положительные разности. Критическими границами для числа положительных разностей являются 3 и 9 (табл. 1). Число положительных разностей 4 лежит внутри этих границ. Отсюда следует, что разница между двумя выборками статистически незначима с вероятностью 95%. Поэтому использование градуировочной зависимости допускается.
Рис. 4. | Рис. 5. Зависимость между пределом прочности при изгибе и пределом прочности при сжатии |
Для установления градуировочной зависимости «Предел прочности при изгибе — время распространения ультразвука» проведены испытания 15 образцов рядового полнотелого керамического кирпича. Пары значений (tj, Rj) нанесены на график (рис. 4). Уравнение регрессии имеет вид:
R2 = 7,174 — 0,072 t, (2)
где R2 — прочность при изгибе, МПа; t — время распространения ультразвука, мкс.
Для оценки пригодности градуировочной зависимости (2) проведены независимые параллельные определения прочности ультразвуковым методом с помощью зависимости (2) и в тех же образцах — по ГОСТ 8462—85. Количество измерений 14. В 14 парах измерений нулевые разности отсутствуют, имеется 8 отрицательных и 6 положительных разностей. Критическими границами для числа положительных разностей являются 3 и 11 (табл. 1). Число положительных разностей 6 лежит внутри этих границ. Отсюда следует, что разница между двумя выборками статистически незначима с вероятностью 95%. Поэтому использование градуировочной зависимости допускается.
Градуировочные зависимости (1) и (2) могут быть преобразованы в табл. 2.
Приведенные результаты подтверждают возможность использования неразрушающего ультразвукового контроля прочности керамического полнотелого кирпича в приемочных испытаниях ОАО «Омскстройматериалы».
Зависимость между сопротивлением сжатию и сопротивлением изгибу
Ультразвуковой метод представляет удобную возможность для установления зависимости между прочностью кирпича при сжатии и прочностью кирпича при изгибе с целью применения этой зависимости в приемосдаточном контроле. Зависимости (1) и (2) преобразуются к виду:
R1 = 6 + 3,24 R2 (3)
В данном случае сопротивление изгибу играет еще и роль косвенного параметра, с помощью которого определяется сопротивление сжатию. Зависимость (3) показана на рис. 5.
Там же приведена стандартная зависимость [14] между прочностью при изгибе и прочностью при сжатии. Подтверждение возможности применения в приемочном контроле зависимости (3) производится с помощью дополнительных независимых испытаний и критерия знаков.
В приемочном контроле определяют путем испытания на прессе прочность при изгибе пяти кирпичей. Далее с помощью графика, приведенного на рис. 5, находят прочность кирпича при сжатии.
Еще один вариант градуировочной зависимости «Предел прочности при изгибе — предел прочности при сжатии» приведен ниже.
Градуировочная таблица
М 1 | 75 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 |
М 2 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 |
Здесь М1 означает марку кирпича, установленную по результатам испытания кирпича на изгиб, а М2 — марка кирпича, установленная по результатам испытаний на сжатие.
Эта зависимость установлена для модифицированного кирпича Новокуйбышевского «Завода строительных материалов» (2000 г). Из таблицы следует, что сопротивление сжатию является гарантированным показателем во всей области изменения сопротивления изгибу.
Возникает вопрос о продолжительности действия градуировочных зависимостей (1), (2), (3) и табл. 2 и градуировочной таблицы. Для ответа на этот вопрос необходимо провести не менее шести параллельных измерений, а именно косвенным и прямым путями, и с помощью табл. 1 решить вопрос о статистической значимости разницы между двумя выборками.
Список литературы
- Бетонные и железобетонные конструкции. СНиП 2.03.01—84*.
- Бетонные и железобетонные конструкции из плотного силикатного бетона. СНиП 2.03.02—86.
- Каменные и армокаменные конструкции. СНиП II-22—81.
- Eurocode 2. Design of Concrete Structures. Part 1. General Rules for Buildings. Перевод с английского под ред. А.С. Залесова.
- Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести. ГОСТ 24544-81.
- Гвоздев А.А., Яшин А.В., Петрова К.В., Белобров И.К., Гузеев Е.А. Прочность, структурные изменения и деформации бетона. Под ред. А.А. Гвоздева. М.: Стройиздат, 1978.
- Бетоны. Методы определения морозостойкости. Общие требования. ГОСТ 10060.0-95.
- Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости. ГОСТ 7025-91.
- Материалы стеновые и облицовочные. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе. ГОСТ 8462-85.
- Садунас А.С., Мачулайтис Р.В., Валюкявичус Ч.А. О методике определения морозостойкости лицевого кирпича // Строит. материалы. 1978. № 3. С. 22-24.
- Бычков А.С. Патент на изобретение № 2154271. Способ определения морозостойкости строительных материалов. 1999.
- Кирпич и камни силикатные. Неразрушающий ультразвуковой метод определения предела прочности. ГОСТ 24333-88.
- Закс Л. Статистическое оценивание. М., Статистика, 1976.
- Кирпич и камни керамические. Технические условия. ГОСТ 530-95.
Уточненный расчет потребности в оборудовании
ГР БУТКЕВИЧ, канд. техн. наук, С.Г БУТКЕВИЧ, инженер
Изменившиеся условия хозяйственной деятельности в России повысили ответственность за принимаемые решения при строительстве или реконструкции предприятий. Одна из возникающих при этом задач — определение потребности в оборудовании. Решение такой задачи, как это ни странно, дает неодинаковые ответы. Поясним дальнейшие рассуждения примером работы комплекса оборудования на предприятии нерудной промышленности, состоящего из экскаватора и самосвалов.
При производстве горных работ положение забоя экскаватора изменяется, вследствие чего не остается постоянным расстояние перевозки горной массы. Следовательно, изменяется и производительность самосвалов. То же происходит при отсыпке отвала, дамбы, штабеля при производстве строительных работ. На карьерах небольшой мощности расстояние между крайними положениями забоя при выемке одной заходки составляет несколько сот метров, на мощных — километры.
Если парк транспортных или выемочно-транспортных машин определять исходя из наибольшего расстояния перевозок, то значительное время часть машин будет простаивать. Приняв за основу минимальное расстояние, не удастся достичь заданной производительности или выполнить в установленный срок полный объем работ.
Нормативные и справочные документы позволяют рассчитать производительность машины, продолжительность цикла и другие показатели для четко оговоренных условий: расстояния перемещения мобильного оборудования, характеристик материала и некоторых других. Влияние части факторов учитывается коэффициентами. Так получают результаты для определенного момента функционирования системы при неизменных условиях, что по сути является частным случаем, поскольку за продолжительный период времени показатели, влияющие на производительность машины, не остаются постоянными. Наибольшие противоречия возникают при расчетах, в которых нужно учитывать расстояния перемещения машины, например бульдозера (рис. 1), или рабочего органа, например ковша канатного скрепера, поскольку их производительность в зависимости от расстояния изменяется не линейным образом.
Потребность в оборудовании рассчитывают по формуле:
n = Q/q,
где n — количество машин, шт., Q — объем работ, например, м3/год, q — производительность машины, м3/год.
Обычно проектировщик рассчитывает рабочий и инвентарный парк оборудования исходя из единственного положения забоя или отвала. При этом используются средние арифметические значения одного из четырех показателей: скорости движения, продолжительности цикла, расстояния или производительности.
Сравнение результатов вычислений показывает, что разница в них может превышать 10%. С увеличением расстояния между крайними положениями забоя разница возрастает (табл. 1). Расчеты выполнены для самосвалов грузоподъемностью 42 т, загружаемых экскаваторами породой II категории прочности. Средняя арифметическая производительность определяется как частное производительностей в крайних точках, например 0,4 и 1 км, а среднее арифметическое расстояние — как частное тех же расстояний.
При выполнении расчетов не для среднего, а максимального или минимального расстояний разница в результатах достигает десятков процентов (табл. 2).
Таблица 1
Расстояние транспортировки, км |
Отношение средней арифметической производительности к производительности для среднего расстояния транспортировки, % | Отношение средней арифметической жительности рейса для среднего расстояния транспортировки, % | |
Диапазон изменения расстояний | Среднее арифметическое расстояние | ||
0,4-1 |
0,7 | 102 | 100 |
0,4-2 |
1,2 | 110 |
98 |
0,4-3 | 1,7 | 118 |
96 |
0,4-4 | 2,2 | 128 |
94 |
Таблица 2
Диапазон изменения расстояния, км |
Среднее арифметическое расстояние, км | Соотношение производительности самосвала при различном расстоянии перевозки, % | ||
максим./среднее |
миним./среднее |
максим./миним. |
||
0,4-1 |
0,7 | 115 | 89 | 129 |
0,4-2 |
1,2 | 139 | 80 |
173 |
0,4-3 | 1,7 | 160 | 77 |
209 |
0,4-4 | 2,2 | 180 | 75 |
239 |
Следовательно, отсутствие в нормативах четкого указания по выбору исходных значений производительности, расстояния транспортировки и т. п. может привести как к неоправданному увеличению парка оборудования, что потребует излишних затрат на приобретение и содержание оборудования, так и к необоснованному уменьшению парка, что не позволит достичь проектной мощности.
Мы полагаем, что среднюю производительность, а значит, и потребность в оборудовании следует определять путем интегрирования:
где L — расстояние перемещения, м. В нашем примере
где Е — объем перемещаемой породы за цикл, м3; V1 и V2 — скорости движения в грузовом и порожняковом направлениях, м/с; t — продолжительность постоянных операций, с.
Поэтому
Когда расстояния движения в грузовом и порожняковом направлениях не равны, как это происходит при кольцевом движении колесных скреперов или самосвалов, формулы (2) и (3) видоизменятся:
где L — расстояние передвижения в порожняковом направлении, км, L» — расстояние передвижения в грузовом направлении, км.
Поскольку L’+L»= L, где L — неизменное суммарное расстояние перемещения в обоих направлениях, формулу (4) можно переписать следующим образом:
В этом случае согласно формуле (1),
Несколько усложняется принятие решения по отношению к комплексу, то есть при совместной работе нескольких машин, поскольку ограничивающим фактором оказывается один из процессов или видов оборудования. В нашем примере производительность экскаватора при сохранении прочих условий постоянными остается стабильной вне зависимости от расстояния перевозок. Однако, начиная с определенного положения забоя, количество самосвалов окажется недостаточным для достижения производительности, обеспечиваемой экскаватором. На графике (рис. 2) показано, что комплекс оборудования в зоне ABCD мог бы работать с превышением заданной производительности, если это позволяет производительность экскаватора. Но только до участка, ограниченного точкой D. Далее имеющийся парк самосвалов не сможет обеспечить заданную производительность. Формула для средней производительности в этом случае довольно громоздка, и мы ее приводить не будем.
Рис 1. Зависимость производительности бульдозера Д-385 от расстояния перемещения пород II категории прочности: 1 — средняя производительность; 2 — производительность при среднем расстоянии транспортировки пород
Рис. 2. Изменение производительности комплекса в зависимости от расстояния перевозки: 1 — заданная производительность; 2 — производительность экскаватора; 3 — производительность самосвалов (рабочий парк состоит из 4 автомашин)
Таким образом, если допустимые изменения в объемах поставок измеряются минутами или часами, расчет производительности следует производить для максимального расстояния перемещения груза по формулам (2) и (4), а когда ставится задача выполнить работы в течение жестко заданного времени, расчеты нужно выполнять, исходя из средней производительности по формуле (1).
В статье рассмотрены случаи, относящиеся к изменяющемуся расстоянию транспортировки пород. Однако существующие нормативные и методические документы, в соответствии с которыми определяется потребность в оборудовании, нуждаются в уточнении и таких положений, как округление дробных значений количества машин до целого, исключения диапазона изменения величин и других. Работа по пересмотру этих документов возобновилась, поэтому затронутые в статье вопросы могут быть учтены во вносимых изменениях.
Паркет — красота и уют вашего дома
Паркет — красота и уют вашего дома: основные критерии выбора
Паркет переживает сегодня новую волну популярности. Натуральный, прочный, экологически чистый материал с прекрасными тепло- и звукоизоляционными свойствами, он может быть украшением практически любого интерьера. Универсальность паркета заключается в возможности его использования при создании разнообразных стилей. Такой пол уместен и в жилом помещении, и в офисе преуспевающей фирмы. Чаще всего он играет в интерьере весьма заметную роль, и потому выбор паркета справедливо вызывает у потребителя множество вопросов, относящихся не только к техническим характеристикам.
Паркет рождается тогда, когда он становится полом — красивым, оригинальным, удачно вписанным в интерьер. Удовольствие это недешевое, и к выбору паркета стоит подходить очень серьезно. Дело не только в том, чтобы найти достойное качество, но и в том, чтобы внешний вид пола пришелся Вам по душе. Настоящий паркет прослужит 70—90 лет, потому так важно, чтобы он выглядел в доме естественно и органично.
Паркет может играть и фоновую, и доминирующую роль в интерьере. При выборе паркетного пола следует учесть, как он будет сочетаться с мебелью, дверями, отделкой стен. Прежде всего, нужно определиться, какая порода дерева предпочтительнее для будущего интерьера. Сегодня рынок предлагает большой выбор — дуб, бук, клен, красное и черное дерево, карельскую березу, американский орех, канадскую вишню, экзотические породы дерева. У каждой из этих пород есть свои достоинства и недостатки. Но «королем» паркета по праву считается дуб — у него твердая древесина и красивая текстура. Дуб — это классика, символ надежности, силы и благородства. Благодаря наличию современных тонирующих составов дубовому полу можно придать множество новых цветовых оттенков.
Выбор древесины — еще не все. Очень важно учесть текстуру дерева. Паркет из древесины твердых пород может быть только трех типов — тангенциальный, радиальный и рустикал. Тип паркета (не сорт, а именно тип) и, как следствие, его внешний вид, зависит от характера распила древесины.
Тангенциальный распил очень популярен в России — его эстетика более привычна. Плоскость разреза тангенциального паркета проходит по касательной к годичным слоям, и на лицевой поверхности видна арочная структура колец. Именно эти «разводы» являют натуральную, естественную фактуру дерева. Рисунок тангенциального паркета ассоциируется с уютным домом, старой мебелью, размеренным устоявшимся бытом, но в то же время может быть удачно использован и в ультрасовременном интерьере. Он создает легкую, располагающую атмосферу и будет очень естественен, например, в каминном зале или в гостиной, в спальне или столовой. Мягкие линии тангенциального паркета скорее предполагают мебель с плавными, нерезкими очертаниями. В таком интерьере человек чувствует себя тепло и спокойно.
В комнате с полом из тангенциального паркета отлично смотрится керамика, циновки, льняные и шерстяные ткани — натуральные материалы создают ощущение естественности и простоты. Важно только, чтобы мебели и аксессуаров не было слишком много, а их рисунок не казался бы чересчур мелким.
Дизайнеры часто выбирают тангенциальный паркет для детских комнат. Идеальный порядок в детской невозможен, и такой паркет смягчает, сглаживает впечатление от разбросанных игрушек или стянутого на пол пледа, ребенок не ощущает себя нарушителем порядка, ему уютно и свободно.
У радиального паркета волокна древесины расположены в виде узких, условно параллельных ленточек. Такой паркет выглядит строго и элегантно. На первый взгляд его рисунок может показаться простым, но в этой простоте скрыты огромные возможности.
Радиальный распил незаменим в художественном паркете. Его собственная скромность может наилучшим образом подчеркнуть красоту, изысканность, необычность художественных деталей, и в то же время, он достаточно благороден, чтобы не потеряться рядом с ними.
Своеобразная размытость, неброскость радиального паркета как нельзя лучше подходят и в том случае, если интерьер требует нейтрального пола. Для создания такого пола дизайнеры часто используют палубную кладку, когда паркетные планки укладывают длинными параллельными рядами — рисунок получается равномерным и несколько однообразным — но, может быть, это именно то, что вам нужно.
Рустикал Тангенциальный Радиальный Тип паркета — характер распила древесины
Вполне уместно радиальный паркет выглядит, например, на кухне — он уравновешивает разновеликие предметы, которыми она, как правило, загружена, и, кроме того, создает впечатление чистоты и аккуратности.
Однако рассматривать радиальный паркет только в качестве фона было бы несправедливо. Когда его легкие, строгие линии расположены под разными углами, на полу появляется тонкий и четкий рисунок, который может украсить и комнату, и столовую, и прихожую. Впрочем, какой бы вид укладки не был выбран, радиальный паркет всегда выглядит изящно и сдержанно. Его статичный рисунок идеально подходит для кабинета или гостиной, выдержанной в строгом стиле. При этом он может «держаться в тени», а может привлекать внимание. Еще одно его достоинство — он естественен как в интерьере с большим количеством мебели и аксессуаров, так и в аскетичной обстановке. Несмотря на некоторую консервативность, радиальный паркет может быть прекрасно вписан в любой авангардный интерьер. Он требует сдержанности и порядка, но на этом нюансе можно удачно «сыграть» — яркие краски или хаотичность в интерьере создадут в сочетании с «правильностью» радиального паркета неожиданную, свежую и интересную композицию. Такая универсальность снискала радиальному паркету большую популярность у дизайнеров.
Третий тип паркета — рустикал частично включает в себя как два описанных выше типа, так и промежуточные между ними структуры. Рустикал более дешев, его своеобразная пестрота может быть удачно вписана в интерьер, поэтому он легко находит своих ценителей. В сравнении со строгостью радиального паркета, русти-кал более «живой», в сравнении с тангенциальным — более сдержанный.
Важно заметить, что когда говорят о типах распила, прежде всего, имеют в виду древесину дуба, и не только потому, что это основной, классический материал для паркета. К карельской березе и некоторым другим породам понятия тангенциального или радиального типа не применимы — их распил выявляет иную текстуру древесины.
Выбирая паркет, нужно помнить, что между описанными типами распила разница в цене объясняется только себестоимостью производства, а по потребительским свойствам эти типы очень близки — они дают одинаковую тепло- и звукоизоляцию, а современные лаковые покрытия делают их одинаково прочными. Одним из главных критериев при выборе паркета должны быть эстетические качества, способность выполнить ту или иную задачу в создании интерьера.
Обычно производители предлагают разнообразные виды укладки, породы дерева, рисунки, но очень немногие из них сортируют паркет по типу распила. Российский деревообрабатывающий завод «Интеграф» не только гарантированно сортирует паркет по типу распила, но еще предлагает отборный тангенциальный или отборный радиальный паркет, когда планки тщательно отбираются по цветовой однотонности. Такой сортировкой на предприятии занимаются исключительно женщины, и для них понятие «красивый» — производственный показатель. Любой пол, выложенный паркетом, прошедшим сортировку, выглядит безукоризненно.
Как известно, способ сушки древесины существенно влияет на качество исходного материала, его технические характеристики. На самых современных заводах — таких, как «Интеграф», — применяют вакуумную сушку. При низком давлении влага из древесины начинает испаряться уже при 45оС, и такой щадящий режим позволяет высушить дуб всего за 10—12 дней — равномерно и без дефектов.
Сегодня в России мало кто из производителей может соревноваться с «Интеграфом» в геометрической точности изготовления паркетных планок, измеряемой не десятыми, а сотыми долями миллиметра. Такая точность гарантирует идеальную стыковку паркетных планок, а значит высокое качество пола и его безупречный внешний вид.
Впрочем, по отдельным планкам невозможно судить о том, как будет выглядеть паркетный пол.
Но и рисунок, и даже фотография аналогичного готового пола не дадут полную картину того, что вы получите в оригинале. Только реальные образцы пола, его фрагменты — демонстрационные щиты, на которых ясно видны и текстура дерева, и его цвет, и рисунок, и качество лакового покрытия, могут дать достаточно полное представление о том, как будет выглядеть этот пол в Вашем доме.
Единственный в России, кто может представить около 100 таких щитов-образцов, — это завод «Интеграф». При этом завод гарантирует, что пол в доме заказчика ничем не будет отличаться от увиденного образца — если, конечно, и укладка паркета будет доверена «Интеграфу».
Выбор укладчиков — вопрос не менее важный, чем выбор самого паркета. Только крупная организация, специализирующаяся на сооружении паркетных полов, может приобрести и содержать дорогостоящее оборудование (а его иногда применяют до 180 наименований на одном объекте), привлекать на конкурсной основе паркетчиков-краснодеревщиков, и, как следствие, — гарантировать качество работы. Кроме того, такая организация составит дизайн-проект, в котором выбранный пол будет изображен с фотографической точностью. Это очень важно, ведь «переделать» паркетные полы невозможно (разве только — целиком заменив их), а такой дизайн-проект позволит избежать ошибок и учесть все нюансы, в том числе и применение того или иного типа распила.
Конечно, каких-то жестких рекомендаций по использованию тангенциального или радиального паркета быть не может. Но совершенно очевидно, что не стоит полагаться только на логику интерьерного решения. Подчас человеческий характер, темперамент или привычки могут оказаться не менее важными. Случается, что не последнюю роль играют социальные мотивации — еще с советских времен радиальный паркет может ассоциироваться с начальственными кабинетами, а рустикал — с уютной и демократичной домашней обстановкой. Это, скорее, неосознанный выбор — но именно потому, выбирая паркет, легко ошибиться, поддавшись сиюминутному впечатлению. В конце концов, уют — понятие скорее внутреннее, интимное, и он стоит того, чтобы задумываться о таких деталях.
Возможно, искусство интерьера в том и состоит, чтобы человек ощущал, что все в его доме — даже линии годовых колец на деревянном полу — на своем месте. И каждая вещь не нарушает гармонии — не только в пространстве, но и в его душе.
Проблемы предприятий строительной керамики малой мощности
И.А. ЖЕНЖУРИСТ, канд. техн. наук,
зав. лабораторией кирпичного производства (ОАО «Завод ЖБИ-3», Казань)
Керамический кирпич — один из самых древних строительных материалов. В странах Западной Европы керамические строительные материалы используются очень широко и представлены более чем 100 видами наименований. В России проблема массового производства качественных керамических строительных материалов до сих пор не решена.
За период реформ в промышленности строительных материалов к концу 90-х годов осуществлены значительные преобразования. Доля малых предприятий занятых производством стеновых материалов в 1998 г. составляла около 84 %. Вместе с тем износ основных фондов в подотрасли кирпичного производства составлял более 40 %, около 60 % предприятий являлись убыточными, что в первую очередь было связано с общим спадом производства [1]. При этом из-за недостатка инвестиций не приходится ожидать в ближайшее время существенного обновления основных фондов.
Однако по мере адаптации этих предприятий к новым условиям развивался процесс интеграции, создавались на основе внешнеэкономического сотрудничества совместные предприятия. Их производственные мощности в 1998 г. составляли 500 млн. шт. условного кирпича в год [1]. В этом же году предполагалось ввести 15 американских линий по производству облицовочных стеновых блоков типа «Бессер» [2], были модернизированы некоторые предприятия в крупных центрах керамической промышленности, например «Победа» в Санкт-Петербурге фирмой «Кнауф» из Германии.
В начале 90-х годов Госстроем России разработана программа структурной перестройки производственной базы предприятий стройкомплекса с целью выпуска широкого ассортимента высококачественных строительных материалов. За прошедший после этого период введены в эксплуатацию технологические линии и объекты мощностью 60 млн. шт. керамического кирпича в год. Несмотря на рост производства промышленной продукции в целом, новые предприятия не имеют необходимой масштабности и общую проблему нехватки керамических стройматериалов (особенно лицевого кирпича) по стране, решить не могут.
Тенденции развития экономических процессов в стране позволяют предположить, что в этих условиях возникшие проблемы могут быть решены предприятиями малой мощности.
До настоящего времени традиционно считалось неэффективным создание технологических линий с производительностью менее 10 млн. шт. условного кирпича в год. Автоматизация производства во всем мире привела к необходимости строительства линий с производительностью от 100 млн. шт. условного кирпича в год и более. Создание для этих предприятий современного, в основном высокотоннажного, перерабатывающего и формующего оборудования, совершенствование технологии позволили изготовлять высококачественные изделия из сырья практически любого качества [3].
В нашей стране в последнее время наметилась тенденция строительства технологических линий малой мощности — до 3—5 млн. шт. условного кирпича в год. Это вызвано следующими причинами:
- крупные месторождения глинистого сырья выработаны или находятся далеко от центров керамической промышленности;
- освоение новых крупных месторождений не под силу мелким и средним производителям, равно как и строительство автоматизированных линий на современном уровне, особенно с использованием иностранного оборудования и привлечением передовых технологий;
- освоение мелких месторождений в районах или строительство керамических линий на предприятиях других отраслей промышленности для обеспечения нужд местного строительства требует создания линий малой мощности, базирующихся предпочтительно на отечественном оборудовании малой производительности.
Последние результаты исследований по скоростному обжигу грубой керамики в печах нового поколения [4, 5], обоснованность использования которых показывают расчеты обжига термически массивных керамических изделий [6], позволяют прогнозировать возможность проектирования и строительства экономически эффективных линий малой мощности при определенных доработках технологии для каждого сырьевого материала.
Информация о печах нового поколения типа «ТЕСКА» («Техстрой-керамика») и «Термогаз», предлагаемых институтом керамического машиностроения Украины (г. Сла-вянск) [4, 5, 7], позволяет надеяться на решение проблемы модернизации действующих крупных предприятий и строительство самоокупаемых производств малой мощности. Ведь использование данного оборудования позволяет сократить цикл обжига в 2—3 раза, снизить годовой расход газа тоннельных печей в 2—5 раз, а камерных печей — более чем в 5 раз. Стоимость печей такого уровня, например, для электрофарфора, втрое ниже зарубежных аналогов [5]. По этим же причинам все большее распространение получают печи со съемным сводом [8].
Расширение в последние годы частного строительства, особенно в удаленных от промышленных центров хозяйствах, вызвало потребность в широком ассортименте керамических стройматериалов как в цветовой гамме, так и в архитектурно-отделочных формах. Одновременно с этим, тенденция к расширению малого бизнеса в промышленных центрах при наличии небольших месторождений глины или отвалов крупных производств типа «КамАЗ» в г. Набережные Челны (Татарстан), способствовала развитию инициативы к организации линий малой мощности по производству кирпича.
Аппаратурным оформлением таких технологических производств служат, как правило, отечественные, в том числе индивидуальные разработки малотоннажного оборудования. Примером такого решения служит линия полусухого прессования кирпича с комплектом оборудования ВНИИстрома им. П.П. Будникова, внедренная на предприятии ОАО «Завод ЖБИ-3» (Казань). На линии с проектной производительностью 3 млн. шт. условного кирпича в год на базе местного Калининского месторождения глины получен кирпич марок 175—250 с морозостойкостью значительно более 50 циклов и большими (порядка 3—4 МПа) показателями прочности при изгибе, что не характерно для обычного кирпича полусухого прессования. Кроме того, опробована технология пластического формования кирпича, черепицы и получены образцы с хорошими физико-механическими показателями, которые достигнуты благодаря химико-минералогическим особенностям используемого сырья, а также отработанной для него технологии.
Следует отметить, что технология полусухого прессования была заложена исходя из соображений экономической целесообразности организации маломощных производств керамических изделий [9], в данном случае лицевого кирпича, черепицы, изразцов. Себестоимость кирпича, изготовленного методом полусухого прессования в 1,5—2 раза ниже себестоимости изделий, произведенных пластическим формованием, что дает возможность прогнозировать развитие такого способа производства для предприятий малой производительности.
Развитие предприятий малой мощности в керамической промышленности требует решения основного вопроса — о восполнении отсутствующего необходимого промышленного оборудования. Этой проблемой вплотную начали заниматься на Украине — в центре керамического машиностроения. Там уже есть разработки прессового оборудования и интересные решения по печам скоростного обжига (пока для этого используется комплект приборов и технологические решения зарубежных фирм). В последнее время появились интересные предложения и разработки российских фирм (например, «ИНТА» (Омск); «УНИТРОН», (Пенза)) и в Белоруссии (НТЦ «СТРОММАШ», Могилев).
На базе отдельных машиностроительных предприятий, заводов авиационных, военно-промышленного комплекса с привлечением имеющегося научно-технического потенциала строятся линии с оригинальными технологическими решениями и разработками оборудования. Примером может служить кооператив «ИРЕ-МЕЛЬ», построенный специалистами «КамАЗ» (Татарстан). Подобные оригинальные решения внедрены и на других производствах.
Таким образом, практически все известные отечественные разработки по организации малых производств строительных керамических материалов базируются на частных разработках отдельных коллективов или лиц, работавших часто в других отраслях промышленности, и выполнены в единственном экземпляре.
В настоящий момент назрела необходимость объединения отдельных решений и налаживания производства наиболее эффективного оборудования с использованием технических средств бездействующих предприятий других отраслей. Для этого прежде всего следует организовать широкое обсуждение наиболее интересных технологических разработок. Широкое рассмотрение и анализ всего зарубежного и отечественного опыта в свете проблем сегодняшнего дня позволит найти лучшие варианты организации производства строительной керамики малой мощности.
Список литературы
- Состояние и перспективы развития промышленности строительных материалов // Строит. материалы. 1999. № 9. С. 3.
- Елфимов А.И. Концепция развития производства и рынков стеновых материалов в рамках среднесрочной программы социального и экономического развития Российской Федерации // Строит. материалы. 1998. № 6. С. 2.
- Берман Р.З. Кирпичные панели заводского изготовления в современном строительстве // Строит. материалы. 1996. № 6. С. 16.
- Фролов А.В. Новая технология обжига кирпича в печах ТЕСКА // Строит. материалы. 1999. № 9. С. 30.
- Новые обжиговые технологии. Реальность и перспективы // Строит. материалы. 1998. № 2. С. 10.
- Кунавин М.М. Методика расчета режима обжига термически массивных изделий из керамики // Стекло и керамика. 1996. № 9. С. 16.
- Грунской В.П., Кашин В.И. Газовые печи нового поколения для обжига керамических изделий // Стекло и керамика. 1997. № 9. С. 26.
- Иванюта Г.Н. Производство керамического кирпича методом полусухого прессования // Строит. материалы. 1999. № 9. С. 33.
- Беляков А.В., Бакунов В. С. Стабильность качества изделий в технологии керамики // Стекло и керамика. 1998. № 2. С. 14.
Строительные стеклокристаллические материалы
В настоящее время в России и других странах СНГ явственно обнаруживается возрастающая потребность в стекольной продукции. Потребление стекла на российском рынке почти в 7 раз ниже, чем в развитых странах. Значительная часть высококачественной стекольной продукции до сих пор поступает в Россию и СНГ из стран дальнего зарубежья, часть традиционных стекольных рынков неоправданно занята неэффективной ресурсоемкой продукцией (металлами, пластмассой и др.).
Между тем отечественные отраслевые институты и предприятия имеют разработки, достойные внимания архитекторов и строителей.
Ниже публикуем статьи на эту тему.
Л.А. ОРЛОВА, канд. техн. наук, Ю.А. СПИРИДОНОВ, канд. техн. наук (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
В строительстве при отделке фасадов зданий, покрытии полов, создании внутренних интерьеров одним из наиболее долговечных и архитектурно выразительных материалов является природный камень (гранит, мрамор), который широко используется практически во всех странах мира.
В России особенно много природного камня применяется при строительстве станций метрополитена. Однако добыча природного камня сопряжена с большими капитальными вложениями, обусловленными прежде всего необходимостью подвода железнодорожных магистралей, создания инженерных коммуникаций и высокими энергетическими расходами, связанными с процессом извлечения блоков из недр земли, их распиловкой и полировкой. Чрезвычайно важным является то, что добыча природного камня наносит непоправимый ущерб природному ландшафту земли, и кроме того, гранит многих мировых месторождений имеет существенный радиационный фон.
Все это стимулирует проведение работ, связанных с созданием искусственных строительных материалов, которые сочетали бы в себе все лучшее, что присуще природным камням, и расширяли класс облицовочных материалов.
Перспективными в этом отношении являются материалы, получаемые на основе стекол определенных составов с последующей их кристаллизацией. Эти материалы отличаются долговечностью, прочностью, нулевым водопоглощением, огне-и светостойкостью, высокой износостойкостью и способностью длительное время работать в агрессивных средах. Кроме того, возможность при синтезе стекол использовать различные виды красителей, изменять при кристаллизации стекол количество, размер и форму кристаллов, применять особые приемы при формовании изделий и использовать различные технологии (стекольные, керамические) при изготовлении стеклокристаллических материалов обеспечивает им высокие декоративные свойства.
К настоящему времени разработано большое количество различных видов строительных стеклокристаллических материалов [1—5], большинство из которых производилось промышленностью, однако на настоящий момент в России их производство отсутствует. Прошедшие в Москве выставки «Мир стекла—1999» и «Стекло, керамика, фарфор-2000» свидетельствуют о возрождении стекольной промышленности России и вселяют надежду на расширение выпуска материалов на основе стекла различного функционального назначения. В связи с этим цель данной статьи дать обобщенную информацию о стеклокристаллических материалах строительного назначения, об их составах, свойствах, технологиях, используемых в нашей стране и за рубежом, а также об областях применения.
На схеме представлены основные виды стеклокристаллических материалов. Видно, что в зависимости от количества кристаллической фазы существует две группы материалов: одна — с преобладанием стекловидной фазы, другая — с преобладанием кристаллической фазы. К первой группе относится стекломрамор, авантюриновое стекло, глушеное стекло для коврово-мозаичной плитки, стеклокристаллит, стеклокремнезит.
Ко второй группе материалов относятся материалы, количество кристаллической фазы в которых выше 30—40 %. Эту группу представляют прежде всего ситаллы — материалы, получаемые путем направленной катализированной кристаллизации стекла. В зависимости от вида используемого сырья различают шлакоситаллы, золо- и петроси-таллы. К этой же группе относится разработанный в России сигран — стеклокристаллический материал, получаемый на основе недефицитного сырья (кварцевого песка, мела, доломита или различных промышленных отходов, в частности доменного шлака) и обладающий высокими декоративными свойствами.
К этой группе относятся стеклокристаллические материалы, разработанные японской фирмой Nippon Electric Glass и широко применяемые в Японии в строительстве.
Стекломрамор получают путем непрерывного проката глушеной белой или цветной стекломассы. Глушение обеспечивается путем введения в состав шихты соединений фтора или фосфора, которые выделяются при охлаждении в виде кристаллических образований фторидов или фосфатов щелочных или щелочноземельных металлов, обеспечивающих рассеяние света и приводящих к непрозрачности материала. Эффект глушения обеспечивается также применением определенных составов стекол, склонных при охлаждении к ликвации, т. е. фазовому расслоению, приводящему к образованию двух стеклофаз, одна из которых близка по составу к кварцевому стеклу.
Технологическая линия состоит из стекловаренной печи, прокатной машины и роликовой печи отжига. Печь имеет преобразователь с бар-ботажными соплами и короткий фидер. Преобразователь предназначен для закраски стекломассы в разные цвета. Благодаря короткому фидеру полного смешения красителя не происходит, и плиты приобретают цветной рисунок, характерный для природного мрамора. Печь снабжена струйным питателем и плунжером для регулирования струи стекломассы, подаваемой на валы прокатной машины. Верхняя пара валков машины — гладкая, нижняя — с ножами для резки ленты на плиты определенных размеров. Нижний вал имеет рифления, которые позволяют получать более развитую поверхность тыльной стороны плиты, имеющей размеры от 200×200 до 500×500 мм, толщиной 7—10 мм. При использовании фто-ридных соединений в качестве глушителя целесообразно варку стекол проводить в электропечах глубинного типа под слоем шихты с молибденовыми электродами, обеспечивающими резкое снижение летучести токсичных соединений фтора. Применение фосфатов с экологической точки зрения более оправданно, но приводит к некоторому повышению температуры варки (с 1360 до 1430оС) и снижению удельных съемов стекломассы.
При производстве стекол, глушенных за счет ликвации, в силу малого количества щелочей в их составе, температура варки повышается до 1560оС, а удельные съемы составляют 350—450 кг/м2 сутки. Стекломрамор может иметь различную цветовую гамму: белый, голубой, зеленый, синий, бежевый, однотонный и с прожилками. В качестве красителей можно использовать отходы различных производств, в частности доменный шлак, гальванические отходы и отработанные катализаторы химических производств. Свойства стекломрамора приведены в таблице.
Авантюриновое стекло представляет собой цветное стекло с кристаллическими включениями хром-и железосодержащих соединений или кристаллов металлической меди, обеспечивающих эффект мерцания и блеска за счет высокого показателя преломления по сравнению с основным стеклом. В промышленности существовало производство плит из хромсодержащего авантюринового стекла, декоративный эффект которого создавался за счет выделения кристаллов оксида хрома в силу уменьшения его растворимости при снижении температуры стекольного расплава. Содержание оксида хрома в стекле составляло 2,5—3 %. Плиты выпускались методом непрерывного проката с использованием одновалковой роторной машины. Лента стекла формовалась за счет растекания стекломассы до равновесной толщины, поскольку одна из поверхностей не соприкасалась с холодным формующим валом, это позволяло получать плиты с лицевой поверхностью высокого качества.
К первой группе материалов относятся также стеклокристаллит и стеклокремнезит, материалы, получаемые путем спекания гранул стекла разного химического состава. При производстве этого класса спеченных облицовочных материалов можно использовать как специально сваренные глушеные стекла, так и различные отходы стекольного производства.
Работы, проведенные в РХТУ им. Д.И. Менделеева, показали, что можно использовать отходы листового, тарного, медицинского, электровакуумного стекла, отходы производства стекловолокна. Технология этих материалов включает приготовление стеклогранулята из специально сваренной стекломассы путем грануляции струи в потоке воды, из отходов — путем термоудара. Следующая стадия — засыпка чистого стеклогранулята или в смеси с наполнителем в формы, затем спекание и отжиг плит в газовых или электрических тоннельных печах.
Свойство |
Стекло
мрамор |
Стекло-
кремнезит |
Шлако-
ситалл |
Сигран | Neoparies | Мрамор |
Гранит |
Плотность, кг/м3 | 2500 | 2200 | 2600-2700 | 2600-2800 | 2700 | 2600-2800 | 2500-2900 |
Прочность при изгибе, МПа | 10 | 9,8 | 65-80 | 28 | 51 | 7,2 | 15 |
Прочность при сжатии, МПа | 200-250 | 26-70 | 500-600 | 500-550 | 56-120 | 60-300 | 100-330 |
Ударная вязкость, кгсм/см2 | — | 1,5-1,9 | 2,8-3,5 | 2,5 | 2,5 | 2,1 | 2 |
Твердость по Моосу | — | 5-6 | 6-7 | 6-7 | 6,5 | 3 | Около 7 |
Сопротивление истиранию, г/см2 | — | 0,06 | 0,015-0,06 | 0,05-0,08 | — | 0,2-2 | 0,1-0,5 |
Водопоглощение, % | 0 | 0,35 | 0 | 0 | 0 | 0,1-0,7 | 0,1-0,5 |
ТКЛР, ax106, К-1 | 9,4 | 9,1 | 7,2-9 | 8-8,5 | 6,2 | 8-13 | 5-10 |
Теплопроводность, Вт/(моС) | — | 1,5 | 1,2 | 1,2-1,4 | 1,62 | 2,2-2,3 | 2,1-2,4 |
Термостойкость, оС | 60 | 60-80 | 150-200 | I20-I40 | — | — | — |
Водостойкость, % | — | — | 99,9 | 99,8 | — | — | — |
Кислотостойкость, % | — | — | 99,2-99,9 | 99,3-99,9 | 0,08* | 10,3* | 1* |
Щелочестойкость, % | — | — | 73-85 | 75-80 | 0,05* | 0,3* | 0,1* |
Примечание: * Данные фирмы Nippon Electric Glass, потери образца размером 15x115x110 мм после 650-часовой выдержки в 1 %-ном растворе H2SO4 и 1 %-ном растворе NaOH. |
Рис. 1. Создание мраморовидного рисунка за счет предварительного формования выступов на лицевой поверхности плиты:
а) плита стекла с выступом на лицевой поверхности; б) плита после кристаллизации; в) плита после шлифования
а) б) в) г)
Рис. 2. Схема получения материала типа Неопарье:
а) гранулы стекла при комнатной температуре; б) стекание гранул стекла при температуре 850оС; в) начало кристаллизации при температуре 950оС; г) конец кристаллизации при температуре 1100оС, время выдержки 1 ч
В зависимости от числа слоев используемого стеклогранулята существуют разновидности спеченных материалов. Так, стеклокремнезит представляет собой трехслойный материал: верхний слой — гранулы цветного стекла, основной слой — глушеное стекло, нижний слой — глушеное стекло в смеси с кварцевым песком, который обеспечивает адгезию к цементному раствору. В тоннельной печи гранулят постепенно нагревается до температуры 870-950оС в зависимости от химического состава, затем спекается и охлаждается, после чего края плит обрезают на алмазном круге. Размер плит — 200×300 мм при толщине 15 мм.
Ко второй группе стеклокристаллических материалов относятся ситаллы — материалы, в основе получения которых лежат принципы направленной катализированной кристаллизации стекол определенных химических составов, приводящей к образованию кристаллов размером не более 1—2 мкм различных кристаллических фаз в количестве более 40 %, обеспечивающих высокие термические, механические и химические свойства материала (см. таблицу).
При синтезе ситаллов можно использовать сырьевые материалы, традиционные для стекольной промышленности — кварцевый песок, мел, доломит, а также доменные шлаки, золы и шлаки тепловых электростанций, отходы горнообогатительных комбинатов. Составы строительных ситаллов относятся к силикатным малощелочным высококальциевым системам, в качестве катализаторов кристаллизации используются сульфиды и фториды металлов. В нашей стране существовало две промышленные линии по производству шлакоситалла методом прессования и методом непрерывного проката. Методом прессования можно получать плиты размером 300x300x20 мм, прессование осуществлялось на многопозиционном автоматическом прессе.
Промышленное получение шлакоситалла в виде непрерывной ленты шириной 1600—1800 мм и толщиной 6—10 мм стало возможно в результате большого комплекса проведенных научно-исследовательских, оригинальных конструкторских и проектных работ, необходимость осуществления которых была вызвана особенностями химического состава шлаковых стекол: их коррозионной агрессивностью по отношению к огнеупорам, летучестью компонентов, расслаиванием в процессе варки, коротким интервалом выработки и необходимостью стадии кристаллизации.
Проведенные работы позволили создать промышленную высокомеханизированную и непрерывную линию производительностью 500 тыс. м2 в год шлакоситалла белого и серого цветов, которая на протяжении почти трех десятилетий работала на Константиновском заводе «Автостекло» (Украина). Линия включает стекловаренную печь, имеющую конструктивные особенности, учитывающие специфику варки шлаковых стекол, струйный питатель и прокатную машину оригинальной конструкции, позволившие формовать ленту из короткого стекла, склонного к кристаллизации при выработке, а также печь — кристаллизатор с газовым обогревом и рольгангом для проведения термообработки и отжига листового материала, который затем режется на определенные форматы.
Высокие эксплуатационные характеристики шлакоситалловых изделий, имеющих высокую химическую стойкость, износостойкость, способность выдерживать высокие температурные перепады, высокие механические свойства, обеспечили этому материалу широкую область применения.
Шлакоситалл широко использовали в строительстве для полов промышленных и гражданских зданий, для облицовки наружных и внутренних стен, для футеровки строительных конструкций, подверженных химическим воздействиям и абразивному износу. Для расширения цветовой гаммы шлакоситалла на его поверхность можно наносить силикатные эмали различного цвета.
С целью повышения декоративных свойств стеклокристаллических материалов в нашей стране и за рубежом, в частности в Японии, проводятся работы по созданию новых видов облицовочных материалов. Фирмой Nippon Electric Glass разработано большое число разных модификаций стеклокристаллических материалов строительного назначения [6—8]. Основной кристаллической фазой в этих материалах является волластонит — метасиликат кальция, который обладает способностью выделяться при термообработке в виде игольчатых кристаллов, растущих перпендикулярно поверхности изделия. Авторами патента [6] было предложено для усиления декоративного эффекта формовать плиты стекла с выступами на лицевой поверхности (рис. 1), которые после кристаллизации сошли-фовывались, и на поверхности плит проступал мраморовидный рисунок. Более перспективным способом является получение строительных материалов методом спекания гранул и их последующей кристаллизации.
Данный способ лежит в основе получения материалов типа Neoparies, промышленное производство которых осуществляется в Японии с 1974 г. Используемое стекло имеет состав в мас. %: SiO2 — 59; Al2O3 — 7; B2O3 — 1; CaO — 17; ZnO — 6,5; BaO — 4; Na2O — 3; K20 — 2; Sb2O3 — 0,5 мас. %. Шихту варят в стекловаренной печи при температуре 1500оС, выработка стекломассы осуществляется путем сливания в воду, полученные гранулы подвергают помолу до размера 1—7 мм. Высушенные гранулы стекла насыпают в огнеупорные поддоны равномерным слоем, загружают в вагонетку и направляют в тоннельную печь, где осуществляется спекание гранул и их кристаллизация (рис. 2).
После термообработки материал содержит примерно 40 % кристаллической фазы, что позволяет придавать изделиям при повторном нагреве изогнутую форму, в частности для изготовления круглых колонн и арочных сводов. Поверхность плит шлифуется и полируется с целью выявления мраморовидного рисунка, создаваемого игольчатыми кристаллами волластонита. Тыльная сторона плит покрыта стеклотканью с целью их защиты и повышения адгезии к клеящему раствору. Плиты выпускаются размерами 900x900x15 мм и 900x1200x15 мм различных цветов: белого, бежевого, коричневого, розового, серого, черного. В Японии, например, этот материал используется чрезвычайно широко при покрытии полов, внешней и внутренней облицовки зданий различного функционального назначения (рис. 3).
Разновидностью спеченных стеклокристаллических материалов является Неопарье-Лайт, при синтезе которого используется механизм объемного зародышеобразования, для чего в состав стекла вводятся катализаторы кристаллизации — оксиды титана или циркония. Стекло формуется методом проката, а затем измельчается, и дальнейший технологический процесс аналогичен Neoparies. Это позволяет получать более однородные по размеру и тепловой истории гранулы стекла, что обеспечивает в дальнейшем более высокое качество получаемых листов материала.
В России также разработан высоко декоративный стеклокристаллический материал, промышленное производство которого осуществлялось на ряде стекольных заводов. В основе получения сиграна лежит принцип направленной сферолитовой кристаллизации стекла волластонитового состава. По своей фактуре он напоминает гранит, мрамор, яшму. Оригинальность рисунка материала достигается за счет выделения при термообработке сферолитовых кристаллических образований. В зависимости от используемых красителей — оксидов или сульфидов элементов переменной валентности цвет сиграна может
Рис. 3. Примеры применения материала Неопарье:
а) при наружной отделке здания; б) при внутренней отделке помещений
включать всю палитру красок: белый, синий, голубой, красный, серый. Технология сиграна включает основные этапы, характерные для традиционного стекольного производства и два дополнительных, связанных с кристаллизацией и механической обработкой.
Сигран обладает высокими физико-механическими свойствами, удовлетворяющими требованиям, предъявляемым к отделочным материалам. В таблице приведены свойства сиграна в сравнении с природными материалами. Анализ разработанных технологий стеклокристаллических материалов и их свойств показывает, что сочетание высоких декоративных и эксплуатационных характеристик позволяет использовать этот класс материалов в строительстве наряду с гранитом и мрамором. Стеклокристаллические материалы обладают неограниченным сроком службы, так как характеризуются высокой атмосферостойкостью, светостойкостью, стойкостью к истиранию, нулевым водопоглощением, имеют абсолютную устойчивость к выцветанию под воздействием солнечного излучения и моющих средств. Они относятся к категории несгораемых отделочных материалов. Под действием огня или высокой температуры они не воспламеняются, не тлеют, не обугливаются и не выделяют токсичных веществ.
Стеклокристаллические материалы можно использовать в зданиях различного функционального назначения, при покрытии полов в помещениях с интенсивным движением, повышенными требованиями к абразивной устойчивости пола и беспыльности воздуха.
Перспективность развития производства стеклокристаллических материалов определяется возможностью создания непрерывных поточно-механизированных линий, использованием недорогих сырьевых материалов, а также возможностью изготовления плит разного размера и широкой цветовой гаммы.
Список литературы
- Павлушкин Н.М. Основы технологии ситаллов. М.: Стройиздат, 1979.
- Саркисов П.Д. Направленная кристаллизация стекла — основа получения многофункциональных стеклокристаллических материалов. М., РХТУ, 1997.
- Агаджанов Г.С., Орлова Л.А., Колчанова Л.И. Сигран — новый перспективный материал для покрытия полов и облицовки стен // Реф. сб. Передовой опыт в строительстве Москвы, 1, 1989.
- Быков А.С. Стеклокремнезит. Технология и применение в строительстве. М.: Стройиздат, 1994.
- Лясин В.Ф., Саркисов П.Д. Новые облицовочные материалы на основе стекла. М.: Стройиздат, 1987.
- Патент Японии 47 — 2276.
- Патент Японии 57 — 20254.
- Патент Японии 63 — 201037.
Холодное цинкование строительных конструкций — применение антикоррозионных металлонаполненных красок
В.Г ЛИСОВСКИХ, канд. физ.-мат. наук,
старший инженер-технолог научно-производственного предприятия «ВМП» (Екатеринбург)
Сегодня мы расскажем подробнее о возможностях холодного цинкования и использовании цинкнаполненных красок ЦВЭС, ЦИНОЛ, ЦИНО-ТАН, ЦИНЭП, ЦИНОТЕРМ, ЦИНМАСТИК, выпускаемых научно-производственным предприятием «ВМП».
Один из эффективных способов «удлинения жизни» строительной конструкции — применение защитных покрытий. Они не допускают контакта среды с поверхностью конструкции, защищая ее от разрушения. Традиционные лакокрасочные материалы, применяемые в строительной индустрии, имеют срок эксплуатации как правило, не превышающий 5—7 лет.
Альтернатива традиционным лакокрасочным — металлосодержащие покрытия. Для защиты от коррозии стальных строительных конструкций, эксплуатируемых в различных атмосферных условиях, наиболее часто используют цинковые покрытия. В строительстве широко применяются три способа нанесения цинковых покрытий: цинкование в расплаве цинка (горячее цинкование), металлизация (напыление сжатым воздухом частиц расплавленного цинка) и термодиффузионное цинкование (химико-термическая обработка изделий в цинковых порошках при температуре 380—500оС).
Еще один способ цинкования — нанесение на предварительно очищенную поверхность красок с предельным содержанием цинка и естественной сушкой. Это метод холодного цинкования стали. Существенно, что содержащийся в покрытии цинк не просто экранирует сталь от окружающей среды, но выступает в роли протектора, осуществляя электрохимическую защиту стали. Образующиеся при этом продукты коррозии создают дополнительную защиту.
Корродирующий цинк покрывается слоем, состоящим из оксида цинка, гидроксида цинка, основного карбоната цинка или других труднорастворимых основных солей, которые имеют хорошее сцепление с поверхностью металла и остаются в порах покрытия. Это обусловливает более высокую долговечность покрытия по сравнению с лакокрасочным и другими способами цинкования.
Следует заметить, что в индустриально развитых странах холодное цинкование широко распространено. Хорошо известны и его преимущества — устойчивость к коррозии, длительные сроки службы покрытия, экономическая целесообразность (горячее цинкование обходится в среднем в 1,5 раза дороже), экологическая чистота процесса. Холодное цинкование особенно актуально в тех случаях, когда нельзя использовать горячее цинкование. Например, крупные элементы металлоконструкций (опор ЛЭП, мостов, аккумуляторных баков и др.) невозможно окунуть в ванну для горячего цинкования. Так как краски для холодного цинкования наносятся обычными лакокрасочными средствами — кистью, валиком, распылением, покрытие подлежит восстановлению при ремонте в любых эксплуатационных условиях. Покрытия быстро сохнут, сушка естественная. Условия эксплуатации покрытий приведены в табл. 1.
ЦВЭС (ТУ 2312-004-12288779-99) — двухупаковочный цинкнаполненный состав, предназначенный для антикоррозионной защиты стали. В готовом к применению виде представляет собой смесь высокодисперсного порошка цинка и связующего. Выпускается в трех вариантах: ЦВЭС № 1, № 2 и № 3, отличающихся массовым соотношением связующего (компонент А) и цинкового порошка (компонент Б).
Защищаемые объекты — изделия из малоуглеродистых конструкционных сталей: строительные и промышленные металлоконструкции, оборудование, гидросооружения, мосты, корпуса судов, емкости, объекты нефтепромысла и нефтепереработки.
Сварка стали с однослойным покрытием ЦВЭС (толщиной до 30 мкм) не приводит к ухудшению качества сварного шва.
Для придания поверхности декоративных свойств в качестве покрывного слоя рекомендуем использовать защитно-декоративную краску ПАЭС, выпускаемую «ВМП».
ЦИНОЛ (ТУ 2313-012-12288779—99) — одноупаковочная цинкнаполненная краска для антикоррозионной защиты стали. Содержит высокодисперсный порошок цинка, полимерное связующее, растворители.
Защищаемые объекты — изделия из малоуглеродистых конструкционных сталей: строительные и промышленные металлоконструкции, оборудование, гидросооружения, мосты, корпуса судов, емкости, закладные детали.
Таблица 1
Условия эксплуатации покрытий | ЦВЭС | ЦИНОЛ | ЦИНОТАН | ЦИНЭП |
Атмосферные условия всех макроклиматических районов, типов и категорий размещения | + | + | + | + |
Водные растворы солей, рН | 6-8,5 | 6-8,5 | — | 5-9 |
Морская и пресная вода | + | + | + | + |
Вода в практике холодного и горячего хозяйственно-питьевого водоснабжения | + | — | — | — |
Нефть и нефтепродукты | + | — | + | + |
Этиловый спирт и его водные растворы | — | + | — | — |
Ремонтопригодность, устранение повреждений этой же краской | + | + | + | + |
Пожаробезопасность. Материалы, не распространяющие пламя по поверхности | + | + | + | + |
Основные характеристики красок для холодного цинкования
Технические свойства | Композиция | Краска | Краска | Краска | Грунтовка | Шпатлевка ЦИНМАСТИК | ||
ЦВЭС | ЦИНОЛ | ЦИНОТАН | ЦИНОТЕРМ | ЦИНЭП | 001 | 002 | 003 | |
Содержание цинка в сухом покрытии, % | 89-95 | 95-97 | не менее 80 | 90-93 | не менее 85 | не менее 70 | не менее 45 | не менее 50 |
Толщина одного слоя сухого покрытия, мкм | 20-50 | 30-50 | 20-40 | 25-60 | 40-60 | — | — | — |
Термостойкость сухого покрытия, оС | до 150 | до 150 | до 160 | до 350 | до 150 | до 150 | до 150 | до 150 |
Малярно-технологические характеристики | ||||||||
Условная вязкость по В3-246-4, при +20оС, с | 17-35 | 15-30 | 30-60 | 15-35 | 30-45 | — | — | — |
Расход на однослойное покрытие, г/м2 | 140-280 | 200-320 | 280-300 | 170-280 | 200-300 | — | — | — |
Время сушки однослойного покрытия на «отлип» при +20оС, мин | 20-30 | 20-30 | 30-90 | 20-30 | 30 | 300 | 60 | 120 |
Условия нанесения покрытия | ||||||||
Температура, оС | -15 до +40 | -15 до +40 | 0 до +50 | -15 до +40 | +10 до +40 | от -15 до +40 | ||
Относительная влажность, % | не более 80 | не более 90 | 30-98 | не более 80 | не более 90 | не более 85 |
Сварка стали с однослойным покрытием ЦИНОЛ (толщиной до 30 мкм) не приводит к ухудшению качества сварного шва.
При эксплуатации покрытие подвержено воздействию абразивного износа.
Рекомендуется для защиты от коррозии в строительстве для тех же конструкций и условий эксплуатации, что и горячее цинкование, предусмотренное СНиП 2.03.11—85.
Для придания декоративных свойств в качестве покрывного слоя рекомендуем использовать защитно-декоративную алюминиевую краску АЛПОЛ, выпускаемую «ВМП».
ЦИНОТАН (ТУ 2313-017-12288779-99) — одноупаковочная цинкнаполненная краска для антикоррозионной защиты стальных, бетонных и оцинкованных поверхностей. Содержит высокодисперсный порошок цинка и химически стойкое связующее.
Защищаемые объекты — изделия из малоуглеродистых конструкционных сталей, строительные и промышленные металлоконструкции, оборудование, гидросооружения, мосты, корпуса судов, портовые сооружения, оборудование химической и нефтехимической промышленности.
ЦИНОТЕРМ (ТУ 2312-016-12288779—99) — одноупаковочная цинкнаполненная термостойкая краска. Предназначена для защиты от коррозии металлических изделий, длительное время работающих при температурах до 350оС (кратковременно до 400оС), в условиях всех климатических зон и категорий размещения. В термоотвержденном состоянии устойчива к воздействию нефтепродуктов.
Защищаемые объекты — газогенераторные станции, оборудование нефтепромысловой и нефтеперерабатывающей промышленности, конструкции выхлопного тракта и наружные поверхности газоходов, наружные поверхности кожухов паровых и газовых турбин, эжекторов, аппаратов осушки, трубы теплообменников, внутренние поверхности водогрейных баков и др.
Применяется в качестве самостоятельного антикоррозионного покрытия (2—3 слоя) или как грунтовка (1—3 слоя).
ЦИНЭП (ТУ 2312-022-12288779—00) — двухупаковочная цинкнаполненная грунтовка для антикоррозионной защиты стали.
Защищаемые объекты — изделия из малоуглеродистых конструкционных сталей: строительные и промышленные металлоконструкции, оборудование, гидросооружения, мосты, корпуса судов, емкости, закладные и др.
ЦИНМАСТИК 001, 002, 003 (ТУ 2312-021-12288779—99) — шпатлевки. Предназначены для заполнения неровностей и исправления дефектов окрашиваемой стальной поверхности, а также для заделки стыков, сварных швов и выравнивания дефектов при монтаже новых металлоконструкций и при проведении ремонтных работ на эксплуатирующихся объектах. Применяются в системах покрытий на базе ЦВЭС и других лакокрасочных материалов, эксплуатируемых в условиях всех климатических зон и категорий размещения в морской и пресной воде, в нефти и нефтепродуктах. Благодаря содержанию цинка шпатлевки ЦИНМАСТИК повышают защитные свойства системы покрытия металла.
Шпатлевки выпускаются трех марок различной рецептуры и назначения:
- шпатлевка-замазка ЦИНМАСТИК-001 для заполнения грубых дефектов (глубиной свыше 2 мм), выравнивания неровностей большого объема на горизонтальных поверхностях. Имеет консистенцию пасты, наносится шпателем, не дает усадки;
- шпатлевка ЦИНМАСТИК-002 для исправления мелких дефектов металла, для выправок по предварительно загрунтованной поверхности. Представляет собой густую краску, может наноситься шпателем, кистью, наливом с удалением излишка шпатлевки шпателем;
- шпатлевка ЦИНМАСТИК-003 для заделки стыков, выравнивания мелких дефектов, дает ровную глянцевую пленку на поверхности.
Шпатлевки 001 и 002 двуупаковочные, готовятся непосредственно перед нанесением, шпатлевка 003 — готова к употреблению.
Все краски и шпатлевки производства «ВМП» обладают хорошими малярно-технологическими свойствами (табл. 2), поставляются в удобной для работы таре и готовом к применению виде. Возможно нанесение как в базовых, так и в полевых условиях, с предварительной подготовкой стальной поверхности. Поверхность очищается от грязи, пыли и масла. Степень обезжиривания по ГОСТ 9.402—80 — вторая. При невозможности проведения дробеструйной обработки допускается механическая очистка поверхности или очистка вручную до степени 3—4 по ГОСТ 9.402—80. В некоторых случаях допускается наносить покрытия на ржавую поверхность, очищенную от рыхлых продуктов коррозии и имеющую плотносцепленный с металлической поверхностью слой ржавчины толщиной не более 100 мкм. В ряде случаев можно готовить поверхность под окраску методом фосфатирования.
Технологами «ВМП» разработаны рекомендации по защите от коррозии металлоконструкций и оборудования в различных областях промышленности.
Металл с защитными покрытиями
История акционерной компании «Лысьвенский металлургический завод» (АК ЛМЗ) насчитывает более двух веков и уходит корнями в 1785 г. Основанный на берегах лесной реки Лысьва, железоделательный завод заявил о себе по всему миру, завоевав признание многих международных выставок.
Впервые в России в начале ХХ в. на Лысьвенском металлургическом заводе было освоено производство луженой жести, позднее — первого советского автолиста, хромированной жести, электролитически оцинкованного металла. В 1979 г. была открыта новая страница истории ЛМЗ: начал свою работу листопрокатный цех № 3 (ЛПЦ № 3). Именно здесь была внедрена новая технология покрытий холоднокатаного тонколистового металлопроката.
В связи с изменениями в стране произошли перемены и в компании. Начатые еще в 1991 г., они завершились преобразованием предприятия в холдинг, объединяющий 25 юридически самостоятельных дочерних и зависимых предприятий, разделенных по виду продукции и услуг. Сегодня бывший ЛПЦ № 3 производит тонколистовой холоднокатаный прокат с металлическими и полимерными покрытиями на агрегатах непрерывного действия фирм «SMZ» (Словакия), «EZ» и «Kovofinish» (Чехия).
Продукция предприятия нашла применение в разных сферах промышленности: жесть холоднокатаная лакированная консервная марки ХЛЖК — в пищевой промышленности, прокат электроосвинцованный марки ЭОС — в автомобилестроении для производства бензобаков, прокат электрооцинкованный с односторонним цинковым покрытием марки ЭЦ — в автомобилестроении для производства кузовных деталей автомобилей, в частности в производстве автомобиля ВАЗ 2110.
Широкое применение продукция предприятия нашла в строительной индустрии. Прокат электролитически оцинкованный марки ЭОЦ предназначен под окраску порошковыми красками или по технологии «койл-коутинг», поскольку обладает хорошими адгезионными свойствами. Цинковое покрытие, нанесенное электролитическим способом, не меняет механических свойств стальной основы и позволяет производить из металла различные изделия методом штамповки, гибки и вытяжки. Прокат ЭОЦ выпускается толщиной 0,25—1,5 мм. Ширина листов и рулонов 500—1250 мм, масса цинкового покрытия — 43 г/м2 на каждую сторону.
Прокат ЭОЦ применяется при производстве различных металлических конструкций, например профилей для отделки внутри помещений.
Из электрооцинкованного проката на предприятии производятся стальные строительные профили: стеновые, потолочные и направляющие. Они представляют собой длинномерные элементы, выполненные методом холодного формоизменения на современном профилегибочном оборудовании. Профили используются в качестве жесткого основания для крепления гипсокартонных листов.
В строительстве также применяется прокат электролитически оцинкованный с полимерным покрытием марки ЭОЦПп — современный высококачественный материал, обладающий:
- антикоррозионной стойкостью;
- эстетичным внешним видом;
- пригодностью для профилирования, вытяжки, вальцовки, гибки.
Металл марки ЭОЦПп представляет собой стальную основу толщиной 0,5—1,2 мм, оцинкованную электролитическим способом. Масса цинкового покрытия составляет 22 г/м2 с каждой стороны. На слой цинка, покрытый хроматной пленкой, обладающий хорошими адгезионными свойствами, наносится с обеих сторон грунт, а затем с лицевой стороны — отделочный защитный слой. Эстетичный внешний вид металлу придает покрытие производства фирмы BASF — полиэфирная атмосферостойкая эмаль.
Коррозионная стойкость покрытий, их физико-механические свойства, стойкость к воздействию УФ-излучения и атмосферным воздействиям, цвет и блеск определяются типом лакокрасочных материалов и гарантируются изготовителем покрытий. Поскольку металл марки ЭОЦПп широко используется для изготовления профилированного листа, стеновых панелей, металлочерепицы, для отделки салонов автобусов, вагонов метро и железнодорожных вагонов, то выбор цветов определяется потребностями заказчика. Это преимущественно белый, светло-серый, зеленый лист, красная окись, синий ультрамарин. Возможны другие цвета по заказу клиента.
Из проката ЭОЦПп на предприятии производятся профилированные листы — профнастил С19 и С44.
Современные материалы для устройства полов
К.Н. ПОПОВ, М.Б. КАДДО, кандидаты технических наук (МГСУ)
Термин «пол» в строительстве используют в двух значениях:
- полом называют всю конструкцию, устраиваемую по перекрытию или основанию, состоящую из специальных (звуко-, тепло- и гидроизоляционных) слоев, стяжки и лицевого покрытия;
- полом называют верхний слой этой конструкции — напольное покрытие, непосредственно воспринимающий эксплуатационные воздействия (например, паркет, линолеум, плитка и др.).
В любом случае пол — один из важнейших элементов конструкции и интерьера здания, который воспринимает эксплуатационные воздействия. К полу предъявляется комплекс требований — разнообразных и порой противоречивых (конструктивных, эксплуатационных, санитарно-гигиенических, декоративных и др.), зависящих от назначения помещения.
Полы гражданских зданий должны быть прочными, износостойкими, упругими, гладкими (но не скользкими), обладать малым теплоусвоением, легко очищаться от загрязнений, иметь эстетичный вид и соответствовать архитектуре интерьера.
К полам промышленных зданий предъявляют повышенные требования по сопротивляемости механическим воздействиям (истиранию, удару и др.), а для некоторых производств — по химической стойкости, теплостойкости и др.
В помещениях с повышенной влажностью и «мокрым» режимом эксплуатации полы должны быть водостойкими и водонепроницаемыми, а в пожароопасных — несгораемыми. Развитие современных отраслей промышленности (например, радиоэлектроники), а также повсеместное использование компьютерной техники выдвигает повышенные требования к таким характеристикам полов, как беспыльность, безыскровость, электропроводность.
Устройство полов — серьезная строительная задача. Большое значение имеет технологичность применяемых материалов, так как стоимость работ по устройству пола составляет 10—15 % от стоимости возведения здания (при капитальном ремонте — до 30 % сметной стоимости) или 40 % от стоимости отделочных работ. Качество готового напольного покрытия в значительной степени зависит от качественного выполнения каждого элемента конструкции пола.
Наиболее серьезные проблемы при устройстве пола связаны с выбором материалов, устройством стяжки и напольного покрытия.
Стяжка укладывается поверх перекрытия (основания) или вспомогательных слоев для придания жесткости и выравнивания поверхности под лицевой слой. Используют стяжки сплошные и сборные.
Сплошные стяжки обычно устраиваются из цементно-песчаного раствора марки не менее 150, а также из бетона (керамзитобетона, шлакобетона и др.). Применяют ксилолитовые и асфальтобетонные стяжки. При устройстве стяжек из бетонов и растворов на основе портландцемента следует учитывать, что для твердения этих материалов необходимы влажные условия. Поэтому в течение 7—10 суток после укладки стяжка требует специального ухода. Такие стяжки для нашего строительства традиционны, однако трудоемки и нетехнологичны.
Применение специальных сухих смесей заводского изготовления на различных минеральных вяжущих, модифицированных полимерными добавками, позволяет упростить и значительно ускорить устройство стяжек. Все более широкое применение находят самовыравнивающиеся композиции, при затворении которых образуется подвижная смесь, растекающаяся под собственным весом. Заданная толщина покрытия достигается при помощи простейшего ручного инструмента. Для устройства наливных стяжек, наряду с импортными сухими смесями, такими как «Ветонит», «Атлас», «Сопро» и др., производятся высококачественные отечественные смеси «Опытного завода сухих смесей» на основе цемента, смеси «ТИГИ Кнауф» на гипсовой и цементной основе, стяжки «Маглит-1» фирмы «БиКам» на магнезиальном вяжущем.
Перспективны стяжки, совмещающие в себе функции теплозвукоизоляционного или гидроизоляционного слоя. Основной недостаток сплошных монолитных стяжек — необходимость выдержки их для набора прочности и удаления влаги перед укладкой лицевого покрытия, что удлиняет сроки проведения работ, а несоблюдение этих требований приводит к браку.
Сборные стяжки монтируются из крупноразмерных листов и плит — фанеры, ДСП и ДВП, гипсоволокнистых (ГВЛ) листов. Масса элементов сборных стяжек невелика, что позволяет одному человеку справиться с монтажом. Применение сборных стяжек исключает «мокрые» процессы, поэтому можно практически сразу приступать к укладке лицевого покрытия. Однако использование сборных стяжек возможно не для всех видов лицевых покрытий.
Лицевое покрытие пола может быть выполнено практически из всех строительных материалов (древесины, полимеров, керамики, природного камня, бетона, металлов и др.).
Материалы для покрытий полов принято классифицировать по степени членения элементов покрытия:
- монолитные бесшовные (цементно-бетонные, асфальтобетонные, полимерные мастичные, ксилолитовые, земляные, глинобитные и др.);
- листовые и рулонные материалы (линолеум, синтетические ворсовые покрытия, сверхтвердые древесноволокнистые плиты и др.);
- штучные материалы (паркет, доски, керамическая плитка, бетонные и каменные плиты, металлические плиты и др.). Бесшовные монолитные покрытия полов в основном применяют в промышленных, сельскохозяйственных и общественных (спортивных, учебных и др.) зданиях. Причина предпочтения монолитных покрытий заключается в характере эксплуатационных нагрузок на полы в подобных зданиях. Ударные нагрузки, возникающие при падении различных предметов, перемещении грузов и интенсивном движении людей и транспорта, быстро вызывают разрушение пола по стыкам элементов покрытия. Другой причиной выбора (для учебных заведений, спортивных залов и др.) бесшовных покрытий полов объясняется низкой травмоопасностью и высокими показателями гигиеничности.
В производственных помещениях чаще других применяются монолитные покрытия из композиций на цементных вяжущих. Такие покрытия обладают достаточно высокими эксплуатационными характеристиками, а их стоимость относительно невысока. К недостаткам бетонных покрытий следует отнести их загрязняемость, темную окраску и возможность появления усадочных трещин. Кроме того, покрытие выделяет значительное количество пыли и требует частого ремонта в процессе эксплуатации.
Выполнение традиционных монолитных бетонных полов весьма трудоемко. Бетонную смесь укладывают в покрытие участками шириной 2—2,5 м, ограниченными маячными рейками. Толщина слоя смеси устанавливается правилом, передвигаемом по маякам. Уплотнение бетонной смеси производится вибраторами. При этом может происходить расслоение бетонной смеси и увеличение водо-вяжущего отношения в верхнем рабочем слое бетона, что приводит к снижению его прочности и износостойкости. Поэтому возникает необходимость шлифовки полов перед вводом их в эксплуатацию для удаления верхнего ослабленного слоя (5—7 мм).
Мозаичные покрытия полов отличаются от обычных бетонных большей архитектурной выразительностью, что достигается за счет использования декоративных заполнителей из полирующихся пород (например, мраморной крошки) и шлифовки поверхности. В мозаичных покрытиях можно создать определенный рисунок пола путем выставления по стяжке «жилок» из стекла или цветных металлов. Такая разрезка покрытия на карты заданной геометрии позволяет также избежать усадочных трещин в покрытии. Технология мозаичных покрытий полов еще более многодельна, чем обычных бетонных.
Самовыравнивающиеся цементные композиции в последние годы стали применяться не только для стяжек, но и для бесшовных лицевых бетонных покрытий полов. Наливные бетонные полы — сравнительно новый вид полов, в которых гладкое лицевое покрытие образуется за счет простого механического распределения очень подвижной (текучей) бетонной смеси. Требуемые реологические и эксплуатационные характеристики бетона достигаются комплексом полимерных добавок. Такие сложные многокомпонентные композиции производятся в виде сухих смесей заводского изготовления. Вяжущим в них служат быстротвердеющие безусадочные цементы, позволяющие получать бесшовные бетонные покрытия большой площади в короткие сроки. Прочность покрытий 30—50 МПа достигается через 1—3 суток. Толщина покрытия — 5—25 (как исключение до 50) мм. Эти полы целесообразно применять для производственных и складских помещений с тяжелым режимом эксплуатации, так как декоративные качества у таких полов низкие.
Наливные полимерные полы — перспективный вид бесшовных лицевых покрытий полов большой площади в помещениях с повышенными требованиями к гигиеническим, эксплуатационным и эстетическим свойствам покрытия. Получают наливные полы на основе жидковязких олигомеров: эпоксидных, полиэфирных, полиуретановых, жидких каучуков и других эластомеров. Для обеспечения декоративного эффекта и улучшения физикомеханических свойств покрытия в них вводят порошкообразные и чешуйчатые наполнители и пигменты. Наливные полы могут быть жесткими (толщиной 0,5—4 мм) и эластичные (резиноподобные, толщиной 3—5 мм). Такие полы выполняются по сплошному плотному и прочному (обычно бетонному) основанию или стяжке. Требования к ровности и чистоте основания очень высокие. Наливные полимерные полы хорошо поддаются чистке и дезинфекции, они стойки к большинству химических реагентов.
Рулонные материалы для полов на современном рынке представлены различными видами линолеума и ворсовых покрытий. Эти виды покрытий широко используются в жилых, офисных и других помещениях со сравнительно невысокой интенсивностью движения. Линолеум появился в Англии в середине XIX в. Его изготовляли, нанося высоконаполненную пасту из пробковой муки и натуральных высыхающих масел на тканевую основу. К середине XX века такой линолеум был практически полностью вытеснен ПВХ-линолеу-мом. В настоящее время в Западной Европе вновь пробудился интерес к линолеуму на натуральных сырьевых компонентах. Тем не менее основная масса производимого линолеума — различные виды покрытий из пластифицированного ПВХ с наполнителями и пигментами.
Линолеумы выпускаются широкой цветовой гаммы с разнообразными рисунками. Производится безосновный и основный (в том числе на теплозвукоизоляционной основе) линолеум. Последний можно укладывать без устройства промежуточных слоев непосредственно на стяжку. Полотнища линолеума имеют ширину 1,5—4 м. Самый широкий линолеум в России выпускает ООО «Синтерос» (г. Отрадный Самарской обл.). Полотнища линолеума можно сваривать специальным инструментом в ковры размером «на комнату». Линолеум дает достаточно красивое, эластичное, легко обслуживаемое покрытие пола, но требует для настилки ровного, гладкого и прочного основания.
Серьезная проблема, возникшая при использовании ПВХ-линолеума — утилизация отслуживших покрытий, так как поливинилхлорид не вписывается в естественный природный цикл, а вторичное его использование весьма проблематично.
Ворсовые рулонные покрытия изготовляют по разным технологиям на базе различных синтетических волокон. Такие покрытия очень широко использовались в 50—70-ые годы. Ворсовые покрытия имеют ряд неоспоримых преимуществ: они теплые, хорошо поглощают звук, в том числе ударный, высокодекоративны. Их недостаток — выделение в окружающий среду мельчайших волокон, что может вызывать аллергические реакции. Последнее явилось причиной снижения интереса к таким покрытиям в 80-х годах. В настоящее время ворсовые покрытия нового поколения применяют в гостиницах, офисах и других помещениях, к которым предъявляются повышенные требования к звукоизоляции. Современные промышленные и бытовые пылесосы частично сняли проблему пылеобразования от ворсовых покрытий.
Ворсовые покрытия выпускаются также в виде крупных плиток на эластичной пластиковой основе, наклеиваемых на стяжку в виде сплошного ковра. Преимущество такого покрытия — возможность частичной замены покрытия в случае порчи или износа отдельных плиток.
Штучные материалы (паркет, керамическая плитка, природный камень и др.), многодельные в укладке и относительно сложные в производстве, часто оказываются предпочтительными с позиции потребителя. При этом решающими критериями качества являются декоративность и «престижность» (соответствие сложившейся моде) и зачастую в последнюю очередь — эксплуатационные свойства и стоимость.
Паркет — один из самых распространенных видов покрытий пола жилых и общественных помещений с небольшой интенсивностью движения. Паркет ведет свое начало из залов аудиенций французских королей XVII в. В XVIII—XIX вв. паркет стал излюбленным напольным покрытием дворцов и особняков в Европе, в том числе в России. Отсюда и корни «престижности» паркета как материала для полов.
Для производства паркета применяются ценные породы дерева с высокой твердостью (дуб, бук, орех и др.). Важным моментом является характер распила дерева: радиальный или тангенциальный.
Паркетные полы могут настилаться как из штучного паркета (отдельных планок, на профессиональном сленге называемых «клепками»), так и монтироваться из паркетных щитов и паркетных досок.
Пол из штучного паркета собирается вручную на мастиках или с помощью гвоздей по «черному полу».
Паркетные щиты появились довольно давно (еще в XVIII в.) при наборе художественного паркета из разных пород дерева. Такие щиты облегчали устройство пола и снижали расход ценной древесины.
Паркетные доски — многослойная конструкция, состоящая из трех основных, склеенных между собой слоев:
- верхнего — декоративного, выполненного из твердых пород дерева и покрытого износостойким лаком или пропитанного маслом, толщиной 1—4 мм;
- среднего — несущего, выполненного из еловых или сосновых брусков, уложенных поперек доски;
- нижнего — компенсирующего, выполненного из шпона с расположением волокон вдоль доски. Общая толщина доски 7—22 мм.
Доска имеет шпунт и паз и легко собирается в сплошное покрытие, не нуждающееся в шлифовке и финишной отделке.
Ламинированные напольные покрытия — ламинат (от лат. lamina — слоистый) — дальнейшее развитие идеи паркетной доски, основанное на современных достижениях технологии пластмасс. Они начали производиться в 50-х годах, а в России появились только в последние годы.
Ламинат — многослойная конструкция, состоящая из:
- лицевого декоративного слоя (бумопласта), полученного горячим прессованием нескольких слоев бумаги, пропитанных меламиновой смолой;
- несущего слоя (основы) — как правило, из твердой древесноволокнистой плиты;
- компенсирующего слоя бумопласта из 2—3 слоев крафт-бумаги. Большая часть выпускаемого ламината имеет рисунок натуральной древесины, реже камня, керамической плитки и др. В основном ламинат имеет форму доски: длиной 1200—1300 мм, шириной 190—200 мм и толщиной 7—8 мм. Одна из тенденций развития ламинатов — расширение спектра форматов (квадраты, прямоугольники и др.), позволяющее комбинировать рисунок пола.
До недавнего времени ламинированные напольные покрытия имели шпунтованное соединение и собирались на клей, образуя неразборное покрытие. В последние годы все более распространенными становятся специальные замковые соединения, позволяющие очень быстро и многократно собирать-разби-рать покрытие для замены отдельных элементов или переноса всего покрытия в другое помещение.
Покрытия из ламината отличаются высокой твердостью и износостойкостью. Любые загрязнения (краска, жир и др.) удаляются с ламината водой, моющими средствами или растворителями, не влияя на его декоративные качества.
Керамическая плитка для пола (используется также термин «метлахская» от названия немецкого города Mettlach) — имеет плотный керамический черепок с закрытой пористостью. По свойствам керамическая плитка близка к каменным плиткам из твердых горных пород. Плитки могут быть окрашены в массе или иметь декоративный слой на лицевой поверхности. Поверхность может быть гладкая или фактурная.
В силу своих теплофизических свойств керамическая плитка образует «холодный пол» и является традиционным материалом для покрытий полов в странах с теплым климатом. В странах с умеренным климатом (в том числе в России) керамическая плитка применяется в помещениях с влажным режимом эксплуатации (санитарно-технические узлы), с повышенными гигиеническими требованиями (больницы) и стойкостью к химической агрессии (лаборатории).
Положительные качества пола из керамической плитки — простота ухода (мытье, дезинфекция), высокая декоративность, износостойкость и долговечность. К недостаткам можно отнести трудоемкость укладки. Высокое теплоусвоение плитки компенсируется в современном строительстве устройством полов с подогревом.
Очень большая интенсивность эксплуатации полов из плитки может привести к их разрушению (износу, выкрашиванию). В этом случае целесообразны полы из каменных плит.
Полы из природных каменных материалов относятся к древнейшему материалу покрытия полов общественных и жилых зданий, где требуется архитектурная выразительность и высокая износостойкость. Выбор вида горной породы для покрытия пола зависит от эксплуатационных нагрузок на пол. Так, для полов в залах и переходах метро, где интенсивность движения очень велика, предпочтительны твердые породы (гранит, габбро). Применение в таких помещениях мрамора приводит к быстрому износу пола. Нельзя настилать полы из пород разной твердости, так как это приводит к неравномерному износу и нарушению ровности пола.
Для повышения коэффициента использования ценных горных пород из отходов камнеобработки с помощью минеральных и полимерных вяжущих изготавливают плиты и блоки. После распиловки и шлифовки они применяются так же, как и плиты из цельного камня. Для обеспечения высокой долговечности таких плит необходимо, чтобы износостойкость связующего и природного камня были максимально близки.
При выборе материала для покрытия пола и при оценке его качества сталкиваются две позиции — строителя и потребителя:
- у строителя на первый план выдвигаются технологические требования с учетом утилитарных эксплуатационных требований;
- у потребителя на первый план выходят экономические и архитектурно-декоративные требования (включая соответствие материала сложившейся моде) при обеспечении необходимых эксплуатационных свойств.
Этот краткий обзор показывает, что универсальных материалов, одинаково хорошо работающих в любых условиях, не бывает. Подбирая материал покрытия и используя различные технологии устройства, можно получить полы с самыми разными эксплуатационными и экономическими характеристиками.