Сухие строительные смеси
С развитием технологий в строительстве прочно заняли свое место сухие смеси. Сухие строительные смеси (ССС)– это многокомпонентные, составы на основе наполнителей, заполнителей, вяжущих компонентов, модифицирующих добавок. Предназначены для выполнения определенных видов строительных, ремонтных и восстановительных работ.
Производят строительные смеси разного функционального назначения: для приготовления кладочного раствора, внешней и внутренней штукатурки, для шпаклевки и выравнивания стен, плиточного клея, финишной отделки под покраску или оклеивание, ремонта, герметизации поверхностей. Все виды сухих строительных смесей объединяет в товарную группу то, что они являются готовыми к использованию обезвоженными составами. Для получения готового раствора достаточно добавить к композиции воду в нужных пропорциях. ССС применяются в качестве альтернативы классическому песчано-цементному раствору. Песчано- цементный раствор во многих случаях не отвечает современным требованиям в строительстве и ремонте.
Недостатки песчано-цементных растворов
До недавнего времени песчано- цементные или цементно- песчаные растворы применялись повсеместно в виде индустриального или самодельного бетона. Физические характеристики готового и затвердевшего раствора имеют существенные технологические недостатки.
- Низкий показатель к растягивающим и изгибающим усилиям. Ярко этот недостаток проявляет себя при нанесении раствора тонким слоем, менее 10 миллиметров. По этой причине подобный раствор более подходит для кладочных работ и выравнивании выраженных неровностей стен.
- Обладает слабой водоудерживающей способностью. Вода из раствора может быстро испаряться либо впитываться основанием, на которое кладется строительный состав. Это влияет на гидратацию и полноту кристаллизации цементного раствора, что, в свою очередь, влияет на прочность готового слоя.
- Быстрое расслоение на фракции. В стабильном состоянии цементно- песчаный раствор подвержен разделению на водную и, более тяжелую, цементно-песчаную составляющую. Поэтому требует периодического перемешивания.
- Полноценное затвердевание цементно- песчаного раствора возможно только при положительных температурах. Это важно учитывать при проведении работ в холодное время года.
- Песчано- цементный раствор не обеспечивает прочной адгезии с пластиковыми, деревянными, окрашенными поверхностями и теплоизоляторами.
- Нанесение слоя строительного раствора при отделочных работах неизбежно утяжеляет строительные конструкции. Этот показатель нужно учитывать в расчетах по несущей способности.
- Для заключительной подготовки поверхности под финишную отделку требуется шпаклевание и грунтование стен, железнение полов. Дополнительные операции увеличивают время и стоимость работ.
- Цементно- песчаные растворы способны неравномерно застывать. Это приводит к трещинам и ослаблению прочности слоя.
Указанные недостатки негативно влияют на надежность и долговечность строительных конструкций. При производстве цементно-песчаной смеси непосредственно на строительной площадке сложно соблюсти точность пропорций смешиваемых материалов, и требуется соответствующая квалификация персонала. Поэтому в рамках стройплощадки сложно обеспечить стабильность качества бетона. Развитие строительных технологий, разработка новых материалов формируют среду для создания альтернативы традиционным видам растворов, которые лишены перечисленных недостатков.
Преимущества сухих строительных смесей
Главным преимуществом сухих строительных смесей выступает индустриальность, то есть производство в промышленных условиях, что обеспечивает стабильность заданных свойств. Все компоненты определенного качества тщательно смешиваются в максимально точной дозировке. Это позволяет достичь однородности во всем объеме партии. Используемые составляющие в заводских условиях соответствуют требованиям, предъявляемым со стороны нормативных документов: ГОСТ, СНиП, СанПиН.
Использование модификаторов, пластификаторов и стабилизаторов- специальных добавок, придает сухим строительным смесям необходимый набор свойств и дает способ их регулировать. Сочетание добавок может увеличивать или уменьшать время схватывания раствора, влиять на толщину слоя и его адгезию к различным поверхностям, улучшать морозостойкость, снижать теплопроводность, придавать бактерицидные свойства. Применение полимерных компонентов позволяет формировать условия для создания смеси узкой специализации. При этом достигается максимальное качество и эффективность использования материалов.
Доставка сухих смесей осуществляется на объект в мешках или специальных бункерах, что упрощает процесс логистики. Простота приготовления смеси не требует особой квалификации и гарантирует стабильность качества раствора. Смесь достаточно затворить водой в нужной пропорции, чтобы получить готовый к использованию раствор. На основании заложенных свойств сухие строительные смеси обладают выраженными преимуществами перед традиционными цементно-песчаными растворами.
- Благодаря тому что производятся в заводских условиях, производителем гарантируется соблюдение полного комплекса эксплуатационных свойств.
- Сухие смеси значительно превосходят по качеству традиционные строительные растворы, потому что состав точно дозирован.
- Строительные смеси дают возможность, без нарушения прочностных характеристик, использовать более тонкий слой материала. Это важно с точки зрения нагруженности конструкций и экономичности.
- Сухие строительные смеси, благодаря полимерным и минеральным добавкам, способны решать специфические задачи, например, гидроизоляцию фундаментов.
- Широкая номенклатура продукции предоставляет выбор состава для работы в любых климатических условиях без потери качественных характеристик.
- Применение сухих строительных смесей помогает снизить требования к квалификации персонала и увеличить производительность труда.
Классификация
Чтобы разбираться в номенклатуре принята и документально утверждена классификация сухих строительных смесей. Классифицируют смеси по признакам:
- Условия применения
- Тип вяжущего
- Способ нанесения
- Крупность зерен заполнителя
- Функциональное назначение
По условиям применения сухие строительные смеси бывают для:
- Наружных работ. Смеси для кладки стен, внешней штукатурке и фасадной отделке.
- Внутренних работ. В эту группу включены смеси для внутренней штукатурки, шпаклевки, финишных покрытий, смесей для наливных полов.
По размеру фракции зерна выпускаются
- Крупнозернистые. Размер зерна превышает 5 мм.
- Мелкозернистые. Размер частицы более 1,25 мм.
- Тонкодисперсные. Частицы размером более 0,2мм.
По типу используемого в смеси вяжущего разделяются на составы на основе:
- Известняка.
- Цемента.
- Гипса.
- Солей магния.
- Полимеров.
По функциональному назначению делят на:
- Кладочные. Производят толстослойные, толщина слоя более 5 мм, и тонкослойные смеси- слой менее 5 мм.
- Штукатурные. В свою очередь, выпускаются особотяжелые- плотность 2300 кг/м3, тяжелые- плотность 1300 кг/м3 и легкие составы- плотность менее 1300 кг/м3.
- Шпаклевочные. Существуют двух видов: финишные и выравнивающие смеси.
- Клеевые. Данные смеси предназначены для укладки облицовочной плитки, листовых материалов
- Затирочношовные. Для узких и широких швов.
- Напольные. Для производства стяжки, финишного покрытия, выравнивающих слоев. Разделены по способу укладки на выравниваемые, самовыравниваемые и ремонтные
- Изоляционные смеси. Производители предлагают звукоизоляционные и тепло- звукоизоляционные, теплоизоляционные
- Защитного действия. Выпускают огнестойкие, жаростойкие, антикоррозийные, биоцидные, ингибирующие смеси.
По методу нанесения классифицируют на:
- Ручного нанесения
- Механического способа нанесения
Сфера использования сухих строительных смесей
Штукатурки
Штукатурка предназначена для грубого выравнивания неровностей стен при строительстве или ремонте. Технология оштукатуривания стен применяется как снаружи, так и внутри здания. Штукатурка позволяет выровнять поверхность стены, отремонтировать дефекты, возникшие в ходе эксплуатации. Отдельные виды штукатурки позволяют создавать декоративные слои на стенах. Сухие строительные смеси, предназначенные для грубого оштукатуривания стен и потолков, состоят из цемента и песка, или гипса. Химические добавки, вносимые в смесь, делают штукатурный состав технологичным; более легким, за счет воздухововлекаемых агентов; пластичным, благодаря водоудерживающим компонентам. Для финишной отделки применяют декоративную штукатурку, в состав которой входят пигменты, пластификаторы, клеевые составляющие, гранулы камня, пластика. При выполнении технологии нанесения формируется заданный эстетический рисунок нужного цвета. Для помещений с повышенной и переменчивой влажностью и температурой применяются штукатурки, в состав которых входит силикон. После застывания состав остается гибким, хорошо переносит повышенную влажность и перепады температур.
Шпатлевки
Задача шпатлевки - доведение поверхности до гладкого, зеркального состояния, то есть предназначена для тонкой отделки. Шпатлевка представляет собой, как и штукатурка, смесь, состоящую из вяжущего и наполнителя, но размерность фракции зерна значительно мельче. Шпаклевка способна заделать мелкие трещины и сгладить шероховатость оштукатуренной поверхности. По составу бывают цементные, гипсовые, акриловые и полимерные. Добавки, вносимые в сухие смеси схожи с компонентами, добавляемыми в штукатурку. В шпатлевочных составах важно достичь баланса вязкости и максимальной пластичности. Каждый вид сухой шпатлевочной смеси предназначен для определенных поверхностей. На практике шпатлевка наносится на бетонные, кирпичные, деревянные основания.
Сухие клеевые составы
Клеевая смесь – это порошок заданной крупности, состоящий из цемента, кварцевого песка и специальных добавок, которые повышают адгезионные и водоотталкивающие свойства. Применяется для внутренних и наружных работ. В зависимости от назначения сухие клеевые смеси используются для кладки газобетонных блоков, облицовки плиткой, работ по утеплению зданий, монтажа паркетных полов. Клеи на основе сухих смесей отлично наносятся на кирпичное, бетонное, цементно-песчаные основания.
Наливные полы
Наливные полы – особый вид стяжки, который в отличие от стартового покрытия несет эстетическую функцию. Толщина слоя составляет 2-3 миллиметра. Важной особенностью готовых наливных полов выступает их устойчивость к истиранию и воздействию агрессивных сред. В этом состоит главное отличие от песчано-цементных покрытий. В строительстве применяются несколько видов смесей для самовыравнивающихся наливных полов:
- Полиуретановые
- Эпоксидные
- Метилакрилатные
- Цементно- акриловые
Технологии использования смесей допускают комбинации составов для получения покрытий заданных свойств.
Наливные полы широко используются при строительстве производственных помещений, где необходимы повышенные показатели надежности и долговечности; в жилых помещениях, где отдается приоритет экономии объема помещения эстетике и дизайну; в зданиях с высокой проходной способностью – офисах, бизнес- и- торговых центрах, где предъявляются требования к износостойкости и оригинальности покрытия; предприятиях общественного питания и гостиничных и оздоровительных комплексов, где проводится механизированная уборка с применением агрессивных моющих средств.
Специальные смеси
В отдельную группу стоит выделить специальные сухие строительные смеси. Они призваны решать узкоспециализированные задачи. Но возможности современной химической промышленности успешно создают перспективные многокомпонентные смеси, которые могут удовлетворять нескольким целям. Например, быть штукатуркой, гидроизоляцией и клеем для кафеля или плитки. Вопрос заключается лишь в стоимости и спросе на такие композиты.
К специализированным смесям относят составы для гидроизоляции, для ремонтно-восстановительных работ и для утепления зданий.
Теплая штукатурка
Существуют виды смеси, которые предназначены для внутреннего и внешнего утепления. Несет в себе двойное назначение: выравнивание стен и утепление. Утепление происходит за счет присутствия в смеси помимо классических компонентов присутствует вспученная порода. Ее получают при термической обработке минерального сырья: перлит, вермикулит, керамзит. Производят смеси с добавками вспененного стекловолокна, кварцевого песка, пенополистирольных компонентов. При выборе сухой смеси для утепления поверхностей следует обращать внимание на область применения, так как не все смеси универсальны, и предназначены для использования только в определенных условиях- внутри здания или снаружи.
Ремонтно-восстановительные смеси
Предназначены для ремонта и восстановления бетонных железобетонных конструкций. В процессе эксплуатации железобетонные конструкции подвергаются агрессивному воздействию различных сред. В результате бетонный состав теряет прочность, арматура подвергается коррозии. Для восстановления прочностных характеристик конструкций применяется комплексная система восстановления бетона. В нее входят составы для антикоррозийной обработки арматуры, смеси для подготовки адгезионного слоя; смеси для заполнения выбоин, сколов, пустот; крупнозернистая или мелкозернистая смесь для ремонта бетона; полимерцементная шпаклевка.
Смеси герметики
Производятся на основе цементов, имеющих высокую водонепроницаемость в конечном виде, с добавлением полимерных материалов и присадок.
- Проникающая гидроизоляционная смесь. При нанесении смеси на поверхность, состав начинает активно проникать внутрь основания по микротрещинам и капиллярам. В процессе заполнения полостей возникает химическая реакция компонентов смеси с водой. Образуются нерастворимые кристаллогидраты, которые закупоривают микрополости, и прекращают капиллярное и диффузионное движение воды. Чем больше насыщен бетон влагой, тем быстрее и глубже процесс кристаллизации.
- Обмазочная. Наносится на поверхность в виде штукатурного состава, заполняя собой неровности и пустоты. После застывания формирует устойчивый водоотталкивающий слой, который препятствует поступлению жидкости и паров в тело основания.
Выбор смеси
Ассортимент сухих строительных смесей обширен и включает множество наименований. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо придерживаться ряда рекомендаций.
- Нужно точно знать для каких задач будут использоваться строительные смеси.
- При выборе производителя предпочтение стоит отдавать проверенным компаниям, положительно зарекомендовавшим себя.
- Ориентироваться на цену. Вероятнее продукция среднего и верхнего ценового уровня обеспечит необходимое качество и заданный результат.
- Перед приобретением важно обращать внимание на условия, срок хранения и использования сухой смеси. Не стоит ни при каких обстоятельствах приобретать просроченный товар или с нарушением упаковки и режимов хранения.
- Гарантией качества сухой строительной смеси является наличие сервисной поддержки от производителя. Ведущие компании ценят свои позиции на рынке и стремятся их улучшать, в том числе предоставлением поддержки и консультаций покупателей по использованию продукции.
- При выборе смеси необходимо понимать, условия эксплуатации созданного покрытия. Четко следовать рекомендациям производителя по методике применения и режимах эксплуатации.
Сухие строительные смеси призваны повысить производительность труда, а в сочетании с высоким качеством и достойным результатом обеспечивают существенный экономический эффект, который позволяет неоднократно покрыть затраты, связанные с применением и стоимостью смесей.
ZinCo: создай жизнь на крыше
Немецкая компания ZinCo является мировым лидером кровельного озеленения. За более чем полувековой период деятельности она разработала ряд уникальных технологий, позволяющих создавать на крыше зданий естественную зеленую среду с различными видами озеленения, от самых простых до самых настоящих садов на крыше. В настоящее время филиалы компании работают в 45 странах мира. Официальным представителем ZinCo в России и странах СНГ является компания «ЦинКо РУС», которая за годы своей работы уже реализовала множество интересных проектов.
Стоит отметить, что зеленые кровли, в том числе благодаря ZinCo, стали обычным явлением во многих странах уже несколько десятков лет назад. В России у кровельного озеленения история скромнее, но сейчас данный сегмент становится все более востребованным.
Руководитель Санкт-Петербургского офиса OOO "ЦинКо РУС" Сергей Яшенков вспоминает, что идея создать проект природной кровли, к которым также относятся «зеленые крыши», возникла еще в 2001 году. Оказалось, что это довольно сложный продукт, потребовавший глубокого предварительного ознакомления. «Начиная с 2003 года, мы стали изучать мировую практику по производству зеленых кровель. В России тогда этой темой практически никто не занимался, лишь изредка возникали подобные проекты у частных архитекторов и проектировщиков. Но в промышленных масштабах этого не было. Наибольший интерес у нас вызвала продукция лидера кровельного озеленения – компании ZinCo в Германии. В течение пяти лет мы изучали этот вопрос научными и практическими методами, исследовали возможность применения зеленых кровель в российском климате. В 2007 году, после того как наш опыт был признан успешным, в России открылся филиал немецкого концерна ZinCo, сотрудником которого я и являюсь»,- добавил Сергей Яшенков.
В настоящее время в активе «ЦинКо РУС» более 500 реализованных проектов. Среди них: озелененные кровли здания Союза Московских Архитекторов, архитектурного объекта «Городская Площадь» в Москва-Сити, павильона станции столичного метро «ЦСКА»; в Санкт-Петербурге эксплуатируемая кровля была создана на новом корпусе клиники ВМА МО и т.д. «ЦинКо РУС» очень плотно работает и с жилыми объектами. Многие ЖК в Москве, Санкт-Петербурге и других городах были возведены с озелененными крышами и стилобатами. Применяются системы ZinCo и в проектах индивидуального малоэтажного строительства.
«ЦинКо РУС» предлагает различные виды озеленения кровли. Компания работает как с плоскими, так и со скатными кровлями, в том числе, решая сложные задачи эксплуатации кровли (пешеходные зоны, проезжие части для тяжелого транспорта, спортивные и детские площадки и т.д.).
Качество на долгие годы
В чем же привлекательность озелененной кровли от ZinCo? Как отмечают в компании «ЦинКо РУС», в уникальности самих технологий и продуктов немецкого концерна. Используются они на практике достаточно давно, но постоянно дорабатываются и адаптируются, в том числе, под определенные географические особенности и отвечают всем современным требованиям. В частности, гарантия на решения ZinCo до 35 лет.
Кроме того, «ЦинКо РУС» контролирует весь комплекс строительно-монтажных работ по устройству крыш. Таким образом, обеспечивается качество исполнения проектного решения. За счет высокого качества технических решений и использования оригинальных материалов ZinCo, высокого профессионализма сотрудников «ЦинКо РУС» заказчик зеленой крыши может на длительные годы существенно сократить расходы на ее эксплуатацию.
По словам Сергея Яшенкова, в работе используются только оригинальные материалы ZinCo. Поставляются они из Германии. Также с 2015 года по программе импортозамещения некоторые материалы ZinCo начали производиться и в России. В целом, практически все продукты ZinCo обладают уникальными техническими характеристиками. «Приведу пример, у нас есть высокопрочная профилированная мембрана для эксплуатируемых кровель - Стабилодрейн SD30. Этот материал позволяет сократить сроки производства работ на две недели и организовать производство работ на кровле без отливки распределительной железобетонной плиты»,- добавляет он.
Знание-сила
Специалисты «ЦинКо РУС» не только занимаются озеленением кровель на множестве отечественных объектов, но и проводят большую просветительскую работу. Компания регулярно проводит семинары, на которых рассказывает о современных технологиях, материалах и трендах в сегменте озеленения и строительства эксплуатируемых крыш. Также представители «ЦинКо РУС» принимают участие в симпозиумах, международных и региональных конференциях. Таким образом, компания стоит в авангарде развития и популяризации зеленых технологий в строительстве в России.
Стоит добавить, что «ЦинКо РУС» является одним из разработчиков национального стандарта по озеленению крыш (ГОСТ Р 58875-2020). С 1 июня 2020 года он вступил в силу и должен способствовать реализации новых качественных проектов в данной сфере.
«Перед собой мы ставим множество планов и задач. Конечно же, их реализация будет во многом зависеть от того, как будет двигаться стройка в России. Хочу отметить, что я и мои коллеги, готовы делиться своим опытом и наработками, принимая участие в проектах с эксплуатируемыми кровлями различного назначения»,- подчеркнул Сергей Яшенков.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
Здесь будет сад. Зеленые кровли становятся архитектурным трендом
«Зеленые стандарты» необязательного характера следовать или нет ?
Опыт одновременного строительства подземной и надземной частей здания методом up-doun
В условиях плотной городской застройки, а также дефицита свободных участков подземное строительство приобретает особую актуальность, однако местная специфика и гидрогеологические условия делают задачу возведения подземных объектов очень непростой. Это стимулирует инженеров использовать новые методы, которые обеспечивают безопасную эксплуатацию окружающей застройки, позволяют проводить подземные работы практически на любой глубине даже в самых сложных инженерных и геологических условиях. Одним из таких является метод up-down, или «вверх-вниз». Такой способ позволяет на нулевой отметке выполнить перекрытие и продолжить строительство одновременно как вверх, так и вниз. Данная технология является актуальной в современных условиях строительства, так как позволяет возводить здания с меньшим задействованием близлежащих территорий. В статье описан принцип технологии up-down, представлен порядок производства работ, рассмотрены основные преимущества и недостатки данного метода, приведены результаты геотехнического мониторинга окружающей застройки.
Основной областью применения метода up-down является устройство глубоких котлованов в пределах плотной городской застройки. Обычно этот метод используется при невозможности выполнения грунтовых анкеров вследствие стесненных условий и существующей развитой подземной части на соседних участках [1–7]. Кроме того, этот метод используется при малых допустимых деформациях окружающих зданий и сооружений. Явным преимуществом метода up-down является высокий темп строительства при устройстве высотной части (рис. 1).
Рис. 1. Схема производства работ по методу up-down
При многих преимуществах этого метода строительства он в большинстве случаев ведет к удорожанию строительного производства по сравнению со строительством в открытом котловане. Особую сложность представляет собой организация снабжения и логистики при подобном виде работ [8]. Следует отметить, что устройство подземной части по методу «вверх-вниз» требует высокой квалификации подрядчика и детальной проектной проработки [9].
Для производства работ по устройству подземной части при данном методе строительства используется технологии «стена в грунте» и струйная цементация грунта (Jet-grouting). Проектирование конфигурации стены выполняется с учетом особенностей технологического оборудования (гидрофрезы). В ходе подготовительных работ по контуру будущей ограждающей конструкции выполняется форшахта шириной 60…80 см и глубиной до 3,0 м. Стенки форшахты раскрепляются железобетонными монолитными конструкциями.
Разработка грунта в траншее и бетонирование выполняются под защитой глиняного тиксотропного раствора, приготовляемого из бентонитовой глины, что обеспечивает устойчивость стенок траншеи от обрушения. Параметры раствора корректируются при производстве работ на опытном участке.
Укладка бетонной смеси панелей ограждающей конструкции производится методом вертикального подъема трубы. Бетонирование стен под защитой глиняного раствора должно выполняться не позднее чем через 8 часов после образования траншеи в захватке. Бетонирование одной захватки проводится непрерывно на всю высоту. Между захватками выполняется холодный рабочий шов, а армирование захватки — сборными пространственными арматурными каркасами. Глубина ограждающей конструкции по данной технологии может достигать 25…30 м.
По грунтовым условиям «стена в грунте» может применяться в любых дисперсных грунтах.
При устройстве больших котлованов, внутри которых возводится здание или сооружение, ограждающие конструкции, выполненные методом «стена в грунте», используют как внешние стены подземной части. В этом случае нагрузка от здания передается на фундаменты, не связанные с ограждающими стенами.
При необходимости ограждающие конструкции, устраиваемые методом «стена в грунте», могут выполнять двойную функцию: являются и ограждением котлована, и конструктивным элементом.
Современные технологии позволяют устраивать конструкции подземных сооружений разных форм, но традиционные и наиболее часто встречающиеся — конструкции из прямолинейных стенок.
При наличии грунтов, содержащих твердые включения природного или техногенного происхождения (крупные валуны, обломки бетонных конструкций, каменной кладки и др.), при проходке траншеи используется техника, оснащенная фрезерным оборудованием, например, фирм «Бауэр», «Касагранде».
Использование грейферного оборудования, которым крупные включения извлекаются, может привести к деформированию стенки траншеи, падению уровня тиксотропного раствора и деформациям окружающего массива и близ расположенных зданий.
Для надежного уплотнения проблемных стыков между панелями траншейных стен, как показал опыт строительства, успешно может быть применена технология струйной цементации jet-grouting. Она заключается в разрушении и перемешивании грунта мощнонапорной струей цементного раствора, исходящего под высоким давлением из монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны. В результате в грунтовом массиве формируются сваи диаметром 0,6–1,5 м из нового материала — грунтобетона с достаточно высокими несущими и противофильтрационными характеристиками. При этом цементационные работы могут выполняться как снаружи ограждающих котлован стен, так и изнутри котлована до его разработки. С этой целью в зависимости от прогнозируемой величины раскрытия стыков с глубиной могут быть применены неармируемые или армируемые металлическими трубами грунтоцементные колонны диаметром 60 или 80 см.
Для разработки грунтового ядра внутри подземного сооружения, возводимого способом «стена в грунте», рекомендуется применять технологию, которая предусматривает разработку вначале центральной части грунтового массива на глубину одного яруса с сохранением по периферии нетронутых участков. Такой прием облегчает работу ограждающей конструкции. Затем монтируются распорные конструкции, и разрабатывается оставшаяся часть грунта. Одним из существенных преимуществ данных технологий является возможность устройства как отдельных, так и протяженных подземных конструкций с поверхности земли без экскавации котлована [10].
Производство работ по методу up-down считается одним из самых сложных видов строительного производства с геотехнической точки зрения и предусматривает комплексную программу мониторинга в период строительства здания [11].
- Характеристика объекта строительства
Рассматриваемая площадка строительства обладает практически всеми перечисленными осложняющими факторами:
Инженерно-геологические и гидрогеологические условия.
В геологическом строении площадки принимают участие следующие элементы (рис. 2): ИГЭ-1. Современные техногенные отложения, песчано-суглинистые грунты со щебнем кирпича. ИГЭ-2. Глина мягкопластичной консистенции. ИГЭ-3. Суглинки мягкопластичной и тугопластичной консистенции. ИГЭ-4. Супеси пластичные. ИГЭ-5. Пески пылеватые, средней плотности, водонасыщенные. ИГЭ-6. Пески мелкие, средней плотности, водонасыщенные. ИГЭ-7. Пески средней крупности, средней плотности, водонасыщенные. ИГЭ-8.1. Глина полутвердая. ИГЭ-8. Мергель малопрочный. ИГЭ-9.1. Известняк, разрушенный до щебня и дресвы. ИГЭ-9. Известняк малопрочный. ИГЭ-10. Глина полутвердая.
Подземная вода встречена на глубине 3,7…4,0 м от поверхности.
В представленных инженерно-геологических условиях, при наличии в основании значительной толщи слабых грунтов и высоком уровне грунтовых вод, основным требованием к ограждающей конструкции котлована является обеспечение минимального поступления воды в котлован и ограничение дополнительных вертикальных перемещений окружающей застройки. Для определения зданий и сооружений, на которые возможно влияние от строительства проектируемого, предварительно назначается 30-метровая зона, которая впоследствии уточняется расчетами. Выполняется обследование зданий, определяется история их строительства, техническое состояние основных конструктивных элементов. Величина допустимого влияния определяется исходя из условия обеспечения надежности здания и зависит от его технического состояния и конструктивной схемы.
Рис. 2. Инженерно-геологический разрез площадки строительства
Градостроительная и геотехническая ситуация.
Строящееся здание возводится в существующем квартале исторической застройки на месте демонтированного здания. При этом по градостроительным условиям было необходимо сохранить исторический фасад здания, выходящий на улицу. В зону влияния строительства попадают 15 зданий, техническое состояние зданий по результатам обследования оценено как удовлетворительное, предельные дополнительные осадки этих зданий ограничены диапазоном 10…30 мм. Для обеспечения сохранности и механической безопасности зданий при производстве работ по строительству здания и в ходе его эксплуатации необходимо было выполнить комплекс работ по улучшению механических свойств грунтовых оснований (метод компенсационного нагнетания цементного раствора) и усилению конструкции фундаментов. На всех этапах производства работ был организован мониторинг за развитием вертикальных перемещений и техническим состоянием основных конструкций зданий. Схема расположения наблюдательных марок приведена на рис. 3.
Рис. 3. Схема размещения наблюдательных марок (вертикальные перемещения)
Характеристика строящегося здания.
Здание монолитное, железобетонное, с максимальной отметкой верха 34,10 м, прямоугольной формы в плане, состоящее из 6-этажной надземной части и 3-этажной подземной части (гаража). Несущие конструкции — продольные и поперечные монолитные железобетонные стены и колонны. Максимальная глубина котлована 12,60 м. Способ разработки котлована up-down: заглубление под защитой дисков плит перекрытий с возможностью одновременного строительства вверх. Конструкция ограждения котлована: траншейная стена толщиной 640 мм, выполняемая гидрофрезерным оборудованием (базовая машина BAUER BG-28 с гидрофрезой BC-32). Фундамент — свайное поле со сваями-бареттами, опирающимися на однородный скальный грунт (известняки). Вся эксплуатационная нагрузка передается на сваи, железобетонная плита подстилающего слоя толщиной 250 мм не связывается со сваями.
2. Последовательность выполнения работ
Производство работ по устройству подземной части здания выполнялось в следующей последовательности:
Этап 1. Выполнение компенсационного нагнетания цементного раствора в грунтовое основание фундаментов зданий окружающей застройки. Усиление конструкции фундаментов зданий окружающей застройки. Устройство буроинъекционых свай в основании фундаментов сохраняемой части фасада (рис. 4).
Рис. 4. Схема выполнения работ по усилению грунтового основания фундаментов существующих зданий
Усиленный таким образом грунтовый массив является новым техногенным образованием, обладающим высокой степенью жесткости. Методика уплотнения позволяет уплотнять не только дисперсные связанные грунты (глины, суглинки, супеси), но и несвязанные дисперсные грунты (пески, насыпные техногенные грунты). Расширение возможностей применения технологии на широком спектре грунтов происходит за счет подбора качественной характеристики раствора, обеспечивающей ее высокую проникающую способность. Наличие грунтовых вод не является противопоказанием к применению высоконапорной инъекции.
Этап 2 (рис. 5). Выполнение форшахт для устройства ограждения по периметру подземной части здания и для выполнения свай-баретт. Производство работ по устройству монолитной железобетонной плиты рабочего уровня с направляющими гильзами для устройства скважин цементации. Бурение скважин и цементация скального грунта. После цементации вдоль периметра ограждения котлована образуется слой скального грунта с достаточными противофильтрационными свойствами для разработки вертикальных траншей
Рис. 5. Этапы устройства форшахт ограждения по периметру и баретт, цементации основания и бетонирования плиты рабочего уровня
Рис. 6. Этапы устройства ограждающей конструкции, свай-баретт и экскавации котлована
под защитой бентонитового раствора. Водопроницаемость зацементированных грунтов контролируется по величине удельного водопоглощения, установленного при гидравлическом опробовании контрольных скважин. В основании баретт формируется непрерывный пласт сплошного зацементированного скального массива с нормативным пределом прочности на одноосное сжатие — R_с≥11,0 МПа. Для контроля прочности выполняется отбор образцов и их лабораторные испытания.
Этап 3 (рис. 6). Устройство траншейной стены ограждения подземной части методом «стена в грунте» гидрофрезерным оборудованием (единичная заходка — 2800 х 640 мм) в две очереди по захваткам с заведением в водоупор (ИГЭ-10) не менее чем на один метр. Устройство замыкающих грунтобетонных элементов, выполняемых по технологии струйной цементации грунта (Jet-1), между криволинейными захватками с заведением до отметки кровли скального грунта (ИГЭ-8).
Этап 4. Устройство баретт (2800 х 640 мм) с «сердечниками» под временные и постоянные железобетонные и стальные колонны и баретт под башенный кран по технологии «стена в грунте».
Этап 5. Демонтаж форшахт и железобетонной плиты рабочего уровня. Устройство фундамента башенного крана. Срубка шламового бетона верхней части ограждения котлована на высоту 500 мм. Устройство обвязочной балки и периферийной части плиты перекрытия на отметке (-0.100) по инвентарной опалубке.
Этап 6. Поэтапная экскавация котлована до отметки -4,550 м. Демонтаж временных колонн.
Этап 7. Устройство монолитной железобетонной плиты перекрытия на отметке (-4.550) по бетонной подготовке. Устройство вертикальных несущих конструкций минус первого этажа.
Этап 8. Устройство центральной части плиты перекрытия с технологическими проемами на отметке (-0.100). Эта конструкция позволяет вести работы по устройству надземной части здания, поскольку опирается на ранее выполненные сваи баретты и не требует устройства фундаментной плиты на минус третьем уровне. Начало строительства надземной части здания без ограничения скорости производства работ и этажности.
Этап 9. Разработка грунта котлована малогабаритной техникой до отметки -8.500. Устройство монолитной железобетонной плиты перекрытия минус второго этажа на отметке -8.200.
Этап 10. Разработка грунта котлована малогабаритной техникой до отметки -12,600 м. Срубка и оформление оголовков баретт. Устройство дренажной системы по дну котлована. Устройство монолитной железобетонной плиты пола минус третьего этажа.
Этап 11. Устройство вертикальных несущих конструкций минус третьего этажа.
Этап 12. Завершение работ по устройству монолитной железобетонной плиты минус второго этажа. Устройство пандусов и лестничных маршей. Устройство внутренней вертикальной гидроизоляции и прижимной монолитной железобетонной стенки на минус третьем этаже. Для устройства монолитной прижимной стенки в перекрытиях были предусмотрены технологические гильзы-направляющие.
Этап 13. Устройство вертикальных несущих конструкций минус второго этажа. Устройство внутренней вертикальной гидроизоляции и прижимной монолитной железобетонной стенки на минус втором этаже.
Этап 14. Ликвидация временного технологического проема в железобетонной плите на отметке -0.100. Демонтаж временных колонн.
Этап 15. Демонтаж башенного крана. Демонтаж ростверка и баретт башенного крана. Устройство внутренней вертикальной гидроизоляции и прижимной монолитной железобетонной стенки на минус первом этаже. Устройство наружной вертикальной гидроизоляции стилобатной части здания и благоустройство территории.
3. Геотехнический мониторинг
В ходе геотехнического мониторинга выполнялись высокоточные геодезические измерения отметок установленных деформационных марок, оценивалась динамика развития вертикальных перемещений зданий и проводилась визуальная оценка их технического состояния. Динамика развития наиболее интенсивных вертикальных перемещений показана на рис. 7. Вертикальные перемещения остальных марок имеют меньшие значения. Относительная разница дополнительных осадок фундаментов существующих зданий также не превысила предельно допустимого уровня.
Рис. 7. Динамика развития вертикальных перемещений деформационных марок
О стабилизации осадок зданий окружающей застройки можно судить по изменению скорости их развития, а она имеет явную тенденцию к снижению. Это можно хорошо проследить на графике построенных по данным наблюдений. Если в начальный период наблюдения она составляла 0,1…0,15 мм/сут, то через 90 суток она составила 0,03…0,45 мм/сут, следовательно, снизилась в 2,5 …3,0 раза. Такое снижение скорости развития абсолютной величины вертикальных перемещений свидетельствует о процессе их стабилизации.
Заключение
Выбор метода производства работ up-down по устройству здания в стесненных городских условиях оказался полностью оправданным. Использованные при реализации этого метода технологии позволили выполнить работы в установленные сроки, с качеством обеспечивающим механическую безопасность как строящегося объекта, так и окружающей застройки. Производство работ хотя и является технически сложным, но при надлежащем уровне мониторинга позволяет оптимизировать сроки проведения работ. Полученный в ходе строительства опыт может быть в дальнейшем использован при проектировании и строительстве объектов такого уровня сложности.
Литература
1. Абелев М. Ю. Особенности технологии проведения работ по устройству фундаментов: Учеб. пособие / М. Ю. Абелев, Б. М. Красновский. М.: Б. и., 1980. — 45 с.
2. Абелев М. Ю. Деформации сооружений в сложных инженерно-геологических условиях. М.: ЦМИПКС при МИСИ им. В. В. Куйбышева, 1982. — 290 c.
3. Строительство зданий и сооружений в сложных грунтовых условиях / [М. Ю. Абелев, В. А. Ильичев, С. Б. Ухов и др.]; под ред. М. Ю. Абелева. М.: Стройиздат, 1986. — 104 с.
4. Абелев М. Ю., Чунюк Д. Ю, Бровко Е. И. Выправление кренов высотных промышленных и гражданских зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2016. — № 11. — С. 54–59.
5. Катценбах Р., Шмитт А., Рамм Х. Основные принципы проектирования и мониторинга высотных зданий Франкфурта-на-Майне. Случаи из практики // Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2005. № 9. C. 80–99.
6. Конюхов Д. С. Строительство городских подземных сооружений мелкого заложения. М.: Архитектура, 2005. — 298 с.
7. Chang-Yu Ou. Deep Excavations. Theory and Practice. London: Taylor & Francis, 2006. — 532 p.
8. Щерба В. Г., Абелев К. М., Храмов Д. В., Сагалаков Г. В., Бахронов Р. Р. Особенности обеспечения объектов строительства монолитных многоэтажных зданий в стесненных городских условиях. //Вестник МГСУ. — 2008. — № 3. С. 146–149.
9. Юркевич П. Б. Возведение монолитных железобетонных перекрытий при полузакрытом способе строительства подземных сооружений //Подземное пространство мира. — 2002. — № 1. — С. 13–22.
10. Makovetskiy O., Zuev S. Practice device artificial improvement basis of soil technologies jet grouting. Procedia Engineering. — 2016. — Vol. 165: 15th Intern. sci. conf. Underground Urbanisation as a Prerequisite for Sustainable Development 12–15 Sept. 2016, St. Petersburg, Russia. — P. 504–509.
11. Маковецкий О. А. Зуев С. С. Опыт проведения испытаний баретты большой длины в условиях плотной городской застройки // Жилищное строительство. 2018. — № 9 —С. 13–18.
Авторы статьи:
М. Ю. АБЕЛЕВ, С. С. ЗУЕВ , Р. Р. АХМЕТШИН
Центр инновационных технологий в строительстве Института ДПО ГАСИС НИУ ВЩЭ
АО «Нью Граунд»