Как строить жилье. Достижения и концепция.

Современные перекрытия

Современные подходы к возведению перекрытий различных зданий и сооружений включают три основных варианта:
— возведение перекрытий по технологии омоноличивания бетоном стального армирующего каркаса со съемной опалубкой;
— омоноличивание бетоном перекрытий с несъемной опалубкой в виде тонкомерных оболочек из бетона;
— сборка перекрытий из преднапряженных много-пустотных железобетонных плит.

Применение преднапряженной арматуры в перекрытиях позволяет получить значительную экономию металла, но развитие напряжения на готовые железобетонные конструкции, впервые реализованное на знаковом объекте — Останкинской телебашне — в конце 60-х гг. прошлого века, сегодня мало применяется в России, но в развитых странах на 100%, поскольку позволяет снизить расход металла в 1,7–2 раза, а бетона — на 20–40%. Однако наиболее эффективным для изготовления перекрытий является применение многопустотных плит, позволяющих снизить расход металла до 5–7 кг/м2 при минимальной приведенной толщине перекрытий. Такие перекрытия, стянутые и напряженные стальными канатами, смонтированы в последние годы в нескольких 17–22-этажных зданиях в Москве.
По предлагаемой архитектурно-строительной системе «ИМЭТ» предусматривается применение многопустотных плит перекрытий, стягиваемых стальными канатами в единые жесткие диски. Новый подход позволяет, помимо экономии металла и бетона, радикально ускорить монтаж перекрытий заводского изготовления в построечных условиях.

Новые ограждающие конструкции

В строительной индустрии и ЖКХ ежегодно расходуется более 500 млн т условного топлива, 400 млн т из этого объема идет на отопление, горячее водоснабжение и освещение зданий.
На эксплуатацию 1 м2 помещений в России затрачивается около 90 кг условного топлива в год, что в 3 раза превышает аналогичные затраты, например, в Швеции. В общих потерях тепла при эксплуатации зданий 45% его теряется через стены домов, при этом потери тепла в индивидуальных и малоэтажных домах в связи с большей площадью теплообмена с окружающей средой в 2,5–4 раза выше, чем в квартирах многоэтажных домов. Не случайно за рубежом с целью энергосбережения предусматривается, в частности, увеличение ширины многоэтажных домов до 30–35 м, а в общественных зданиях — до 55–60 м.

Только в России чиновники пытаются решить проблему обеспечения населения жильем за счет строительства малоэтажных домов. По сути, это желание возложить на население решение проблемы, так как не надо быть экономистом, чтобы посчитать, что строительство и, особенно, инженерное обеспечение, и тем более эксплуатация малоэтажных домов, не говоря о стоимости земли, значительно более затратные. Какое, например, может быть энергосбережение, если поверхность теплообмена у малоэтажных отдельных домов и потери тепла через стены и окна выше в разы, чем у многоэтажных зданий…

Опыт строительства в России на примере зданий с теплозащитой показал серьезные последствия ошибок при принятии недостаточно обоснованных законодательных решений в технической политике. Из-за завышенных требований изменения №3 к СНиП II-3-79 в России были приговорены и практически уничтожены десятки заводов по производству керамзитового гравия — их численность сократилась с 400 предприятий почти в 2 раза. И это притом, что керамзитовый гравий, являясь пенистой керамикой, начинает все в больших объемах производиться во всем мире, вытесняя минеральные и полимерные утеплители.

Рынок России наводнен дорогими и недолговечными зарубежными полимерными и волокнистыми «эффективными» утеплителями, которые используются в конструкциях двух- и трехслойных наружных стен сборных и монолитных многоэтажных зданий. Срок годности таких утеплителей составляет 10–15 лет, после чего их теплозащитные свойства в результате старения снижаются в 1,5–2 раза. Срок службы зданий — 50–100 лет, поэтому через 10–15 лет потребуется дополнительное утепление многослойных стен или полная замена «эффетивных» утеплителей. В результате вместо запланированной экономии за счет снижения затрат на отопление зданий следует ожидать значительных дополнительных затрат на ремонт и утепление стен.
Попытка исправления стратегической ошибки в технической политике страны была предпринята в 2003 г. — с выходом СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», а затем в 2006 г. — с выходом СТО 00044807-001-2006 РОИС. Эти документы открыли возможность применения однослойных ограждающих конструкций из различных видов пористых керамических, бетонных и других эффективных материалов. Ущерб, нанесенный изменением №3 к СНиП-II-3-79, трудно точно оценить, но он составляет по стране ежегодно сотни млрд руб., безвозвратно потерянных в связи с применением пожароопасных и вредных «эффективных» утеплителей, которые теряют свои свойства через 10–15 лет и требуют замены теплоизоляции построенных зданий.
Принципиально новой возможностью создания ограждающих конструкций стала разработанная впервые в мире технология получения крупнопористых бетонов с замечательными свойствами.

Фото 1. Однослойные стены из керамзитового гравия, омоноличенного по технологии «КАПСИМЭТ»
(дом в деревне Никифорово).

Суть новой технологии — в капсуляции цементным молочком керамзитового гравия или гранулята пенистого стекла и его укладке в формы или межпалубное пространство. Реализация новой технологии в строительстве ведется институтом уже более 20 лет в малоэтажном строительстве — более 100 зданий в Москве и Подмосковье. Технология отличается минимальным расходом цемента — он составляет 100–140 кг цемента на 1 м3 стены. Новые ограждающие конструкции опираются на перекрытия. На фото 1 показан вид сечения стен на основе нового материала и новой технологии «КАПСИМЭТ»; толщина стен для климатических условий Москвы составляет около 400–450 мм при объемной массе 450–550 кг/м3 и термическом сопротивлении (R0) в пределах 3,5–3,7 м2 °С/Вт, что полностью отвечает требованиям по теплозащите наружных стен зданий.
Наиболее важные достоинства продукта — максимально эффективное использование легкого заполнителя непосредственно в ограждающей конструкции, низкая сорбционная способность (материал поглощает не более 1–1,5% влаги) и хорошая паропроницаемость. Так, у предлагаемого материала, на основе керамзитового гравия, коэффициент паропроницаемости — 0,14–0,20 мг/м · ч · Па. Для сравнения приведем значения коэффициента паропроницаемости для наиболее распространенных материалов: у пенополистирола — 0,03–0,05, железобетона — 0,03, керамзитобетона — 0,09–0,14, кирпича обыкновенного глиняного — 0,11, кирпича керамического пустотелого — 0,14, бетона ячеистого (М 300) — 0,14–0,25.

Морозостойкость материала — не менее 100 циклов, огнестойкость — не менее 4 часов; он не горит и экологически абсолютно чист; с течением времени наблюдается карбонизация цементной оболочки материала стен, повышающая их прочность.
Одним из главнейших свойств материала для строительства стен домов является воздухопроницаемость, определяющая комфортность жизни в помещениях. Если бетон имеет сопротивление воздухопроницанию около 20 тыс. м2· ч · Па/кг, то «КАПСИМЭТ» по этому параметру соответствует известняку-ракушечнику с Rи ~6–10 м2 · ч · Па/кг. Этим объясняется тот факт, что в домах со стенами из данного материала прекрасно дышится, сохраняется сухой микроклимат, дерево в домах не гниет. Такие стены — решение проблемы недостатка кислорода в жилье за счет воздухообмена через стены, которые «дышат».
Его применение исключает и проблемы паропроницаемости. Коэффициент комфортности наружных стен, построенных по данной технологии, составляет 1,4. Следует обратить внимание на тот факт, что использование капсуляции легких заполнителей, выступающих в «КАПСИМЭТ» не пассивными, а сотообразующими, т. е. основными элементами структуры, позволяет эффективно решать не только проблему утепления, но и звукоизоляции зданий: индекс звукоизоляции материала — Rw > 60 Дб.
Важно отметить, что созданы были не только материал и технология, но и оборудование, работающее в условиях и производственных, и строительных площадок, в том числе на перекрытиях возводимых зданий.

Фото 2. Опытно-промышленные навесные панели «ИМЭТ»

Для реализации сборного домостроения разработаны индустриальные ограждающие конструкции в виде навесных трехслойных панелей со скорлупами из мелкозернистого бетона и с теплоизоляционным слоем из капсулированных цементным молоком гранул пено-стекла или керамзитового гравия (фото 2).
В таблице 1 приводится оценка эффективности применяемых и новых архитектурно-строительных систем на примере 9-этажных зданий. Выполненный анализ показывает, что здания систем «АРКОС» и «ИМЭТ» имеют неоспоримые преимущества перед панельными и кирпичными как в части обеспечения потребительских качеств (планировочные решения, энергоэффективность), так и в части сокращения расхода основных строительных материалов (бетона и арматуры).
По сравнению с крупнопанельными зданиями новые системы позволят в 2–2,5 раза сократить удельные затраты в бетоне и цементе. Зданиям новых систем из-за их легкости по массе потребуются существенно меньшие затраты на устройство фундаментов по сравнению со всеми другими типами зданий (обычно эти затраты составляет около 25–30% от стоимости здания). Сокращение прямых затрат на возведение, например, 1 м2 общей площади здания «АРКОС» по сравнению с панельными составляет 50–80 у. е. и более.
В целом дома, построенные по вышеуказанным системам, имеют все основания стать самым массовым видом жилых и общественных зданий. Их многолетнее (более 15 лет) применение получило положительную оценку заказчиков, а также широкий резонанс и положительные отзывы как в общефедеральной, так и в региональной печати.
Здания системы «АРКОС» построены в Москве и Московской области (гаражи, офисы, жилые дома), обширное строительство их осуществляется в Омске, Орле, Старом Осколе, Перми, Челябинской и Свердловской областях и др. регионах.

Такая система должна быть востребована в районах, где существуют заводы ЖБИ для изготовления несущих железо-бетонных колонн и пустотных плит перекрытий. Однако сравнение затрат металла, бетона и трудовых ресурсов, например, при строительстве несущих конструкций демонстрирует явное преимущество архитектурно-строительной системы «ИМЭТ» (табл. 1). По этой системе уже построено несколько сотен малоэтажных зданий в Московской, Калиниградской и Самарской областях.
При применении системы «ИМЭТ» сочетание быстровозводимых каркасов из трубобетона с преднапряженными перекрытиями и новыми ограждающими конструкциями в виде навесных панелей позволит снизить массу высотных и многоэтажных зданий в 2–2,5 раза, радикально сократит расходы бетона и металла, а также значительно сократит сроки и себестоимость строительства. 

Табл. 1. Усредненные технико-экономические показатели жилых домов различных архитектурно-строительных систем на 1 м2
(для 9-этажных зданий) 

Эффективность экономии при строительстве напрямую связана с затратами металла и бетона (цемента), определяющихся выбором архитектурно-строительных систем, влияющих также и на затраты непосредственно на возведение зданий и сооружений.
Высокий темп строительства (до 7 этажей в месяц) достигается благодаря применению стандартных сборных элементов каркаса в виде трубобетонных колонн с сопряжениями друг с другом и перекрытиями и новым типом контактно-винтовых соединений.

Планировочные и энергоэффективные решения такие же, как и в случае применения монолитного каркаса. Эта технология также эффективна для общественных зданий, лечебных учреждений, гостиниц, общежитий, торговых комплексов, гаражей-стоянок и т. д.
Реализация новых технологий целесообразна с точки зрения модернизации ЖБИ и ДСК в региональные градостроительные комбинаты нового типа, включающие в частности цех для подготовки трубобетонных колонн и узлов сопряжения и производство энергосберегающих панелей. Такой градостроительный комбинат нового типа с применением архитектурно-строительной системы «ИМЭТ» может строить ежегодно около 0,5–1 млн м2 жилья, что решит региональные жилищные проблемы.
Возможность применения новой технологической основы в строительстве жилья по каркасным архитектурно-строительным системам «АРКОС» и «ИМЭТ» обеспечивается наличием всех требуемых для строительства зданий материалов и изделий в России (стальных труб, канатов, анкеров, плит перекрытий, керамзитового гравия, цемента), а также разработанного оборудования, опалубки и оснастки. При правильной организации освоения нового комплекса технологий объемы их применения могут составить: в 2015 г. — 30 млн. м2 жилья, в 2020 г. — 100 млн м2.

Предлагаемая в качестве новой технологической основы строительства массового многоэтажного жилья, архитектурно-строительная система «ИМЭТ» рассмотрена на научно-техническом совете Департамента строительства и архитектуры правительства Москвы 26 мая 2006 г. и рекомендована к освоению и применению в строительстве в Москве. Отечественная наука располагает современной нормативной базой и технической документацией по трубобетону и другим составляющим элементам архитектурно-строительной системы, как отечественной, так и других стран.

Наиболее широко применяемая в строительстве нормативная и информационная база по трубобетону: методики расчета, конструктивные решения, примеры строительства многоэтажных и высотных зданий в КНР. В 2011 г. НИЦ «Строительство» с нашим участием выпущен стандарт организации 36554501-025-2011 «Трубобетонные колонны».
Основной причиной, препятствующей внедрению новых технологий в строительстве, является высокая стоимость реализации жилья в России, превышающая его себестоимость в разы. Если во всем мире, в развитых странах прибыль строительных организаций составляет около 10–12%, то в России до кризиса она не интересовала строителей и инвесторов, если не приносила прибыли как минимум 40–60% от себестоимости строительства. Всем участникам строительного процесса — архитекторам, проектировщикам, строителям, риэлторам и согласующим чиновникам — выгодна более высокая стоимость работ, так как каждый из участников строительного процесса получал в определенной пропорции свою долю от затрат, и чем они больше, тем больше эта доля. Проигрывает всегда конечное лицо — покупатель жилья.

При себестоимости одного квадратного метра жилья в $1 тыс. и продажной цене $4–5 тыс., например в Москве, никого не интересует экономия $200–300 на м2, которую можно получить благодаря новым технологиям.

Дополнительными причинами незаинтересованности строительных организаций в реализации новых технологий являются:
— определенные риски при применении инноваций;
— отсутствие достаточной информации о новых технологиях и достижениях в строительстве;
— распад отраслевых технологических институтов, применение устаревших проектных решений;
— отсутствие мотивации в снижении расходов металла и бетона, энерго- и трудозатрат;
— полная вакханалия со сметными расчетами стоимости строительства, (сметчики подгоняют свои расчеты под пожелания заказчиков).

Проектные институты, не имея подпитки от технологических, практически уничтоженных отраслевых институтов — ЦНИИОМПТ и ВНИИСТРОМ, НИИцемент и НИИЖБ, ВНИИжелезобетон и ВНИИцеммаш, а также десятки технологических институтов, от которых в лучшем случае остались горстки специалистов и названия, применяют устаревшие технологии, узлы и конструкции и перестраховывают свои проектные решения излишними затратами металла и бетона.

Нет новых проектных решений — нет применения в практическом строительстве. В отличие от России, в КНР за последние два десятилетия созданы в системе Академии строительства десятки высококлассных институтов с самой современной научно-исследовательской аппаратурой и приборами, насчитывающие до нескольких тысяч человек и имеющих задачу поиска, разработки и осваивания самых передовых мировых достижений. Именно этим обстоятельствами объясняется, что, например, передовая система «АРКОС» осваивается в России уже более 20 лет, и за этот период построено всего около 200, в основном 9–12-этажных домов.

Уход государства от технической политики в области строительства обусловил критическую ситуацию с жильем в России. Так долго, дорого и некачественно не строят ни в одной развитой стране. Сложности реализации Национального проекта «Доступное и комфортное жилье — гражданам России» воспринимаются как яркое свидетельство полной некомпетентности Правительства России, приносящего в жертву рыночным заблуждениям одну из ключевых проблем россиян. Неудачные, провальные попытки создания ипотеки и строительства квартир для военных, капитальный ремонт ветхого жилья, хаос с многочисленными правительственными и околоправительственными структурами — и всё за счет налогоплательщиков, россиян. В России нет внятной жилищной политики правительственной структуры, ответственной за ее проведение.

Государство должно вернуть себе ключевую роль в строительстве жилья и дорог в России. По мнению В. В.Путина, для решения жилищной проблемы в стране необходимо строить не менее 150–160 млн м2 жилья ежегодно. Ее не решить без перестройки государственного управления и применения новой эффективной технологической основы в виде современной отечественной архитектурно-строительной системы.

Окончание. Начало в СтройПРОФИ № 3, 2012 г.