Бетон
Самым распространенным современным материалом в строительстве по праву считается бетон. Бетон - это искусственно произведенный строительный материал. В классическом виде представляет собой смесь четырех компонентов:
- Цемент
- Щебень
- Вода
- Песок
От пропорций компонентов и их качества зависят характеристики конечного материала.
Индустрия бетонных смесей активно развивается. Свойства бетонов разнообразны и хорошо изучены. И для того, чтобы известные свойства улучшать или изменять, разработаны специальные добавки, которые применяют в производстве как пятый компонент основного состава.
Область применения бетона
Разнообразие применения бетона обусловлено его характеристиками. Бетон применяется повсеместно в строительной индустрии: от строительства небоскребов, атомных станций, подводных тоннелей, космодромов, до отделки жилых квартир. Для наиболее нагруженных строений применяется бетон повышенной прочности. Прочность бетона косвенно привязана к его массе и плотности. Бетон, применяемый для возведения электростанций, зданий большой этажности, имеет плотность 2500 кг/м3, называется особо тяжелый. Для строительства фундаментов гражданских зданий, торговых центров строители используют тяжелые марки бетона плотностью 1800-2500 кг/м3. Стеновые панели, межэтажные перекрытия, строительные блоки производят из легкого бетона, плотность которого колеблется, в зависимости от изделия, от 500 до 1500 кг/3. Для наружной теплоизоляции зданий разработан особо легкий бетон, плотность которого ниже 500 кг/м3.
Бетонная смесь может применяться в строительстве в индустриальном виде, то есть в виде готовых изделий и непосредственно на строительной площадке в наливном состоянии.
К бетонным изделиям относят все виды железобетонной продукции, газобетонные блоки, шлакоблоки и прочие, формованные в промышленных условиях, разновидности продукции. В наливном виде бетон используют в дорожном строительстве, для заливки фундаментов: ленточных, плитных, свайно-набивных; для изготовления стяжек и отмосток; при строительстве монолитных построек.
Производство бетона
Изготовить бетонную смесь для незначительного объема работ можно самостоятельно на строительной площадке. Но наилучшие характеристики обеспечит бетон, произведенный в заводских условиях.
Характеристика сырья для производства бетона
Качество бетонной смеси во многом зависит от свойств компонентов сырья.
- Песок. Служит наполнителем в бетонном растворе. Используют песок средней- 1,2 мм и крупной- 3,5мм, фракции. Более мелкие размеры фракций не применяют, так как такую смесь сложно связать и бетон подвержен быстрому разрушению. В идеале песок не должен содержать глинистых и сульфатных примесей. Добиться этого невозможно, поэтому содержание посторонних компонентов регламентировано на уровне 5%. В теории песок должен быть сухим, но на практике сырье содержит долю воды. На производстве этот показатель в обязательном порядке учитывают и вносят корректировки в пропорции компонентов.
- Щебень. Для изготовления бетона используют гравийный или гранитный щебень. Щебень должен соответствовать нормативным требованиям по показателям прочности. Щебень из известняков не используют, так как он не обладает достаточными прочностными характеристиками и химически не устойчив. Размер камней щебневого массива лежит в диапазоне от 1 до 8 см. При этом, чем мельче основная фракция, тем крепче образуется монолит. Для изготовления товарного бетона используют чистый щебень, без глинистых и известняковых включений.
- Цемент. Используется в бетонном растворе в качестве вяжущего материала. Товарный бетон производят, применяя цемент марок М400 и М500. При изготовлении железо– бетонных изделий используют цемент марок от М400 и выше до М1500. Основным видом цемента для производства товарного бетона служит портландцемент. Значительно реже, но все же применяются:
- Шлакопортландцемент. В обычный портландцемент добавляется молотый шлак. При равных прочностных характеристиках. Шлакопортландцемент имеет более низкую стоимость по сравнению с портландцементом и более высокую химическую инертность. Существенным недостатком материала выступает низкая морозостойкость.
- Пуццолановый цемент. Цемент, в который добавлены синтетические вяжущие материалы. Имеет узкое направление использования. Бетонный камень, получаемый из раствора, обладает повышенной влагостойкостью. Поэтому пуццолановый цемент используют для производства водостойких изделий: шлюзов, молов, кораблестроительных доков, причалов, оросительные и дренажные сооружения, дамбы, плотины.
- Вода. Выступает затворяющим элементом бетонной смеси. Вода для производства бетона должна быть максимально свободна от растворенных в ней солей. В особенности сульфатов и хлоридов, которые негативно влияют на прочность цемента и коррозийную стойкость арматуры в железо-бетонных изделиях. Для наилучшей гидратации цемента количество воды в водно-цементном растворе должно быть 25%. Водно-цементное соотношение (В/Ц) может меняться в зависимости от состава смеси. Показатель В/Ц чрезвычайно важен для качества бетона. При наличии в смеси излишней воды теряется плотность бетона, образуются полости, изменяется время схватывания, материал подвержен растрескиванию. В обратном случае получается непластичная, неоднородная смесь, есть вероятность неполной гидратации. В первом и втором случае в бетонном монолите страдает наиважнейший показатель – прочность.
- Добавки. Современный бетон немыслим без добавок. Добавки могут быть химическими, полимерными и минеральными. Их задачей является воздействие на бетонную смесь, и улучшения заданных свойств без существенного удорожания. Использование добавок позволяет:
- улучшить качество бетона;
- повысить пластичность смеси;
- увеличить показатель удобоукладываемости;
- оптимизировать процесс схватывания и набора прочности- гидратации бетона;
- уменьшить водопроницаемость бетона;
- получить бетон для работы при отрицательных температурах;
- улучшить морозостойкость.
Для влияния на свойства бетонного камня применяют:
- Пластификаторы. Широкая группа добавок, которая позволяет придать бетонному раствору пластичность, снизить количество воды, увеличить плотность, улучшить водонепроницаемые свойства.
- Модификаторы. Применяются для увеличения прочности в случае использования низких марок цемента.
Добавки, влияющие на скорость набора прочности. Существуют вещества, которые ускоряют набор прочности в бетонной смеси. Необходимы для сокращения времени до распалубки и начала предварительного нагружения бетонного камня. В массивных конструкциях в бетон добавляют материалы, замедляющие процесс кристаллохимического схватывания. При этом процесс гидратации происходит постепенно, полно, с плавным выделением теплоты от химической реакции.
- Противоморозные добавки. Введение морозостойких веществ позволяет работать с бетоном без дополнительного обогрева в условиях низких температур, так как гидратация цемента возможна до 00C. Нарушение рекомендаций по применению противоморозных добавок отрицательно влияет на коррозионную стойкость железной арматуры.
- Гидрофобизаторы. Вещества, препятствующие процессу водопоглощению извне.
- Воздухововлекающие. Способствуют насыщению бетона воздухом. Улучшают морозостойкие свойства, снижают плотность и теплопроводность. Бетонная смесь с такими добавками может быть задействована при внешней отделке зданий.
- Пигментные компоненты. Роль пигментных добавок в бетоне одинакова- поглощать и отражать определенный спектр световой волны. В зависимости от того какой частоты отражается свет человек видит цвет предмета. Для окрашивания в массе бетонной смеси используют минеральные пигменты:
- Углерод;
- двуокись титана;
- умбра- в состав входят оксиды железа, марганца, алюминия, кремния;
- оксид хрома.
Производят бетон путем тщательного смешивания в пропорциях всех компонентов. До начала миксерования производится замер влажности сырья и корректировка рецептуры. Принципиальная схема производства выглядит следующим образом. В отдельные бункеры- дозаторы засыпается песок и щебень. Цемент хранится в специальных колоннах. Твердые компоненты подаются в заводской миксер, туда же заливаются жидкие- вода и добавки. Все тщательно перемешивается. На заводах установлены бетонные миксеры объемом от 2м3. Нет смысла ставить большие бетономешалки. Это затрудняет процесс перемешивания, увеличивает энергозатраты и не позволяет оперативно менять рецептуру в зависимости от потребностей. Готовый бетонный раствор загружают в специализированный транспорт.
Логистика бетонных смесей
Для обеспечения качественной доставки раствора необходимо учитывать несколько факторов:
- Способ транспортировки. Бетон транспортируют двумя видами транспорта:
- Автосамосвалом. Перевозятся тяжелые марки с низкой подвижностью раствора (П1-П2). Если перевозит высокоподвижные бетонные растворы автосамосвалом, то бетонной массе грозит расслоение на фракции. И тогда на объекте потребуется дополнительное перемешивание.
-Автобетоносмесителем. Транспортируются растворы высокой подвижности. От П3 и выше. Преимуществом автобетоносмесителей является то, что бетонная смесь не расслаивается, доставляется однородной.
- Удаленность объекта от завода. Экономически целесообразно везти бетон на площадку, расположенную в радиусе 50-70 км. от производителя при условии хороших дорог и затруднений в движении. Далее этого расстояния возникает угроза схватывания или расслоения бетонной смеси. Выходом в этой ситуации служит затворение сухой смеси водой не на заводе, а на этапе транспортировки. Это позволяет увеличить расстояние перевозки.
- Свойства бетона. Необходимо учитывать данный фактор, так как от заданные свойства строго диктуют время сохранения бетонным раствором строительных качеств.
Особенностью производства и доставки бетона является тот факт, что приготовленная смесь должна быть доставлена на строительную площадку в течении 1,5-2 часов. Строители нарушают установленные нормы, добавляя перед выгрузкой в бетонную смесь воду для повышения пластичности и сокращения времени заливки. Исключение- естественное испарение влаги в жаркую погоду. В этом случае в раствор добавляется вода. Данный факт фиксируется в акте и подписывается представителем заказчика и ответственным лицом от производителя. Незадокументированное внесение воды или добавок в бетонную смесь на строительной площадке и в процессе транспортировки запрещено ГОСТ 7473-2010. Целесообразнее заказать бетон нужной или большей пластичности. По стоимости это дороже, но нет риска потери прочности монолита при добавлении воды и нерецептурных добавок перед укладкой.
Характеристики бетона
Маркировка и свойства бетона зависят от физических характеристик:
Прочность. Наиважнейший показатель бетонного камня. От прочности зависит долговечность эксплуатации бетонного продукта. Прочность зависит от типа применяемого цемента, водоцементного соотношения и свойств наполнителей и добавок. Чем меньше воды в бетонном составе, до известных пределов, тем прочнее будет искусственный камень.
Плотность. Показатель связан с прочностью. Чем выше плотность, тем прочнее бетонный монолит. Выражается плотность в кг/м3 .
Удобоукладываемость. Измеряется практическим путем с помощью конуса Абрамса. В зависимости от степени удобоукладываемости бетон подразделяют на три группы:
- Жесткий. Редко используется в гражданском строительстве, так как сложно уложить в опалубку. Применяется в прокладке дорог.
- Подвижный. По степени оседания формы из конуса Абрамса существует 4 класса бетона от П1 до П5. При укладке раствора класса П1-П2 требуется дополнительное уплотнение бетона. П3-П5- смеси значительно пластичнее и не требуют вибрации.
- Растекающийся. Очень пластичные смеси, способные самостоятельно растекаться в опалубке и заполнять пространство без вибрации и дополнительного уплотнения.
Водопроницаемость. Важное свойство для сохранения монолитности и надежности бетонного камня. Характеризует при каком давлении бетон не пропускает воду. Выражается буквой W. Выпускают бетон марок W 2 до W до W20. Водонепроницаемый бетон используют для бетонирования конструкций, работающих в условиях повышенной влажности: подвальные помещения, тоннели, опоры мостов, дамбы и так далее.
Морозостойкость - характеризует сколько циклов замораживания-оттаивания способен выдержать материал без потери качественных характеристик. В маркировке бетона обозначается буквой F. Выпускаются марки бетона по морозостойкости от F15 до F1000.
Истираемость – величина уменьшения в объеме бетонного слоя под воздействием истирающих усилий. Важный показатель для бетона, применяемого при строительстве дорог, тротуаров, лестниц. Напрямую зависит от прочности. Чем прочнее бетон, тем ниже показатель истираемости. В маркировке прописывается буквой G. Производятся бетоны низкой (G1), средней (G2) и высокой(G3) истираемости.
Время набора прочности. От этого показателя зависит скорость проведения строительных работ. Бывают быстротвердеющие смеси и медленнотвердеющие. Скорость твердения бетона не равномерна и зависит от температуры, влажности и внесенных добавок. Оптимальными условиями твердения классического бетонного раствора являются температура 18-220С и влажность 90%. В этих условиях бетон набирает 70% прочности через 5-6 дней. Этого достаточно для распалубки и нагружения бетонной конструкции. Близко к 100% твердение произойдет через 28 дней.
Контроль качества бетона
Как ни странно, но в качественном бетоне заинтересованы все стороны процесса. Производитель бетона несет полную материальную, административную и уголовную ответственность за предоставленную продукцию. Если по вине бетонного завода происходит необратимое нарушение строительства или возникает угроза безопасности, то на компанию по производству бетона налагаются огромные штрафные санкции. Поэтому добросовестный и надежный производитель не экономит на проведении испытаний на соответствие бетона установленным стандартам качества.
Контрольные испытания проводятся в специализированной и аттестованной лаборатории. Лаборатория должна помимо аттестации иметь лицензию на проведение работ по оценке качества бетона. Важно помнить, что только аттестованные и лицензированные организации имеет право проводить экспертизу и оценку качества бетонных смесей, и только их заключение будет нести юридическую силу.
Как правильно заказать бетон
При заказе товарного бетона необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:
- Приобретать бетон нужно у надежных, проверенных изготовителей, которые работают не один год. Нужно понимать, что при схватывании свойства бетона неисправимы. В этой связи рекомендуется изучить строительные интернет-форумы региона для поиска отзывов о производителях бетона.
- Обязательно согласовать с заводом, опираясь на проектную документацию, какими характеристиками должен обладать бетонный раствор: прочность, жесткость и подвижность, морозостойкость, водонепроницаемость, скорость набора прочности, вид добавок
- Обговорить габаритные размеры автобетоносмесителя и уточнить, возможность подъезда автотранспорта к месту выгрузки. Важно учесть массу груженого автобетоносмесителя и надежность грунта.
- У изготовителя обязательно требовать паспорт бетона, где указывается основные характеристики и объем бетонной смеси.
- Во избежание неприятностей, рассчитать примерную время доставки от производителя до объекта, с учетом затруднений на дорогах и периода «час пик».
- До прибытия миксера необходимо тщательно подготовить все необходимое для оперативной разгрузки, так как время выгрузки ограничено условиями производителя. Простой не по вине поставщика оплачивается заказчиком.
Бег на месте. Рынок отечественного металлопроката в 2018 году не показал существенного роста
Рынок отечественного металлопроката в 2018 году не показал существенного роста. Сдерживало его развитие снижение объемов строительства в стране.
По данным Росстата, по итогам десяти месяцев года объемы металлопроизводства в стране выросли на 2%, в сравнении с аналогичным периодом прошлого года. Потребление продукции, наоборот, снизилось. По оценке ассоциации «Русская сталь», объединяющей крупнейших производителей черных металлов и труб в России, по итогам года рост потребления составит 1%, что ниже июньского прогноза, который составлял 2,6%.
Промышленный эксперт Леонид Хазанов отмечает, что емкость отечественного рынка металлопроката составит по итогам года 43–44 млн т. Это выше прошлогодних показателей приблизительно на 2% и соответствует текущим данным Росстата. Стоимость продукции в этом году медленно росла вверх. В частности, горячекатаный плоский прокат подорожал на 5%, до 45 тыс. рублей за 1 т. При этом летом был скачок цены до 47 тыс. рублей. Холоднокатаный прокат и арматура выросли в цене на 7%, до 49,5 тыс. и 40 тыс. рублей соответственно. Их подорожание было обусловлено не столько расширением потребления, сколько стремлением металлургических компаний и трейдеров сохранить рентабельность.
О почти незаметном росте рынка металлопроката говорят и его отдельные игроки. По словам старшего менеджера компании «Металлоптима» Сергея Рыжова, если в начале текущего года наблюдалась небольшая активность в отрасли, то во втором полугодии она сошла на нет. «Существенно снизился спрос металлопродукции у строительных компаний на арматуру, швеллеры. В настоящее время переориентироваться на других покупателей сложно, так как строители забирали половину всей продукции. Если крупные производители и трейдеры работают сейчас на экспорт, то остальные, в том числе крупные регионалы, уходят с рынка», – отметил он.
Беспокоятся о ситуации в строительной отрасли и в компании «Северсталь». Несмотря на рост отдельных видов продукции, необходимой для нужд строителей, востребованность металла со стороны последних осталась почти нулевой. «Этот год стал первым, когда мы видим просадку. Для «Северстали» это и вызов, и большие опасения по следующему году, поскольку принятые изменения, например, по долевому строительству, уже негативно сказываются на темпах потребления. И здесь мы очень рассчитываем на программы, которые могут стимулировать спрос (к примеру, такие как реновация Москвы)», – подчеркивают в компании.
Также представители «Северстали» сообщили, что в этом году экспортные рынки стали эффективнее внутреннего по продажам – и для российских металлургов, и для потребителей, закупающих сырье в России и продающих готовую продукцию на экспорт. Здесь сыграли роль два фактора. Во-первых, девальвация рубля. Во-вторых, усиление протекционистских мер в Америке и ряде других стран, которые привели к тому, что уровень цен в России оказался ниже, чем за рубежом. Более того, ряд зарубежных предприятий, учитывая привлекательные цены на прокат в РФ, сейчас переносит свои заготовительные производства в Россию. Особенно активно это наблюдается в сегменте машиностроения. Например, этим системно занимаются международные ОЕМ (original equipment manufacturers – оригинальные производители оборудования).
По мнению Леонида Хазанова, в 2019 году не стоит ожидать сколь-либо существенного роста спроса на металлопрокат, поскольку экономическая ситуация в нашей стране явно ухудшается. Емкость рынка по итогам следующего года может снизиться на 2–4%, до 41–43 млн т. «К сожалению, трудности в строительном комплексе сохранятся: не будет реализовываться масштабных инфраструктурных проектов такого класса, как Керченский мост или «Сила Сибири», велика вероятность новых банкротств среди девелоперов. В условиях проседания рынка отечественные производители будут стремиться увеличивать продажи металлопроката за границу, несмотря на установленные против них торговые барьеры и жесткую конкуренцию с европейскими и китайскими игроками. И вот тут-то подспорьем им может стать новый виток девальвации российского рубля – он явно не за горами. К концу 2019 года, если никаких экономических катаклизмов не случится, внутренний рынок России будет себя чувствовать получше, закладывая тем самым основу для нового подъема», – считает эксперт.
Стремиться ввысь. Инновационные решения, используемые на высотных объектах
Высотное строительство в Петербурге по-прежнему остается законодательно существенно ограниченным. Тем не менее, считают специалисты, высотные доминанты вписываются в местный ландшафт и подчеркивают историческую уникальность нашего города.
В Петербурге в октябре текущего года разрешение на ввод в эксплуатацию получило самое высокое здание в Европе – общественно-деловой комплекс «Лахта Центр». Однако большим количеством высотных объектов наш город похвастаться не может. Действуют жесткие правила, ограничивающие стройку ввысь.
В настоящее время в Петербурге предельная высота новых жилых зданий составляет 40 м (12 этажей). Всё, что выше, – требует дополнительного согласования на уровне Смольного. Правда, на территориях комплексной застройки, точечно в уже сложившихся за последние десятилетия кварталах, повысить высоту новых объектов до 75 м (до 24 этажей) еще иногда удается. Как правило, за такое отклонение от нормы требуют от застройщика выполнения повышенных социальных обязательств.
Между тем уже на этапе завершения строительства «Лахта Центра» представители архитектурного сообщества Петербурга, а также часть градозащитников пришли к выводу, что высотная доминанта не портит панораму города. Этой позиции придерживаются и многие застройщики города. Они полагают, что в целом объекты высотой около 100 м, если это не исторический центр, вписываются в местный ландшафт и подчеркивают уникальность нашего города.
По мнению генерального директора проектно-конструкторского бюро «Строй-Проект» (входит в Группу ЦДС) Екатерины Кутевой, при строительстве высотных зданий в Петербурге нужно обращать особое внимание именно на их расположение. «В ПЗЗ этому должны быть посвящены целые главы. Строительство высотных зданий в нашем городе актуально, но оно должно вестись в отдалении от центра города», – считает она.
По мнению экспертов, за последние 5–7 лет проектирование и строительство высотных зданий значительно упростились и ускорились. Начали использоваться BIM-технологии, новые конструктивные и вспомогательные строительные материалы. Некоторые из них особо актуальны для слабых грунтов Петербурга.
Главный инженер «Лахта Центра» Сергей Никифоров отмечает, что обычно при строительстве небоскребов используется высокопрочный бетон классов B60, B80, а также сталь классов 355, 465. Без них элементы здания либо получатся очень громоздкими, либо их форма не подойдет под ту геометрию, которую придумал архитектор. При строительстве «Лахта Центра» применялись композитные конструкции из стали и бетона. За счет этого удалось сократить сроки работ.
«Среди инновационных решений, используемых на объекте, можно отметить интеллектуальный фасад, систему освещения с автоматическим изменением цвета и интенсивности в зависимости от уровня естественной освещенности, хладогенераторы, вакуумную пневматическую систему мусороудаления и др. Кроме того, новые технологии позволяют специалистам контролировать и управлять инженерными системами из любой точки здания. Данные мониторинга в случае возникновения нештатной ситуации автоматически поступают в МЧС (состояние конструкций здания, работа систем водо-, электро- и теплоснабжения)», – сообщил Сергей Никифоров.
Екатерина Кутева напоминает, что сегодня высотные здания считаются одними из самых энергоэффективных в мире. Во многом благодаря современным инженерным системам, которые позволяют объекту потреблять меньше энергии. «К ним относятся, например, погодозависимое регулирование системы отопления, регулирование температуры воздуха в помещениях по фасадному принципу в зависимости от положения солнца, автоматическое регулирование солнцезащитных жалюзи, использование автоматического регулирования уровня освещенности в помещениях, использование функций ночного охлаждения здания для летнего периода и т. д.», – отмечает Екатерина Кутева.
По мнению директора по развитию Компании Л1 Надежды Калашниковой, при строительстве «высоток» необходимо учитывать аэродинамику. «Поэтому на верхних этажах применяются окна со стеклами с увеличенной толщиной. У них могут быть ограничения по открыванию створок и витражей. Возможен вариант с дополнительным утеплением наружных стен. Кроме того, на высотных зданиях необходимо предусматривать конструкции для очистки фасадов, окон и т. п.», – рассказывает она.
Надежда Калашникова добавляет, что на данный момент отсутствуют нормативные документы для проектирования противопожарных мероприятий в высотных зданиях. Существующие нормативные акты разработаны только для жилых зданий высотой до 75 м и для общественных зданий высотой до 50 м. Соответственно, необходимо разрабатывать и согласовывать в Минстрое специальные Технические условия по пожарной безопасности.
Мнение
Екатерина Кутева, генеральный директор проектно-конструкторского бюро «Строй-Проект» (входит в Группу ЦДС):
– В России не хватает опыта проектирования высотных объектов, недостаточен уровень проработки нормативов. Как следствие, для каждого такого объекта приходится согласовывать специальные технические условия.
Кстати
Самыми высотными современными зданиями города, построенными за последнее десятилетие, считаются «Лахта Центр» (462 м), БЦ «Лидер Тауэр» (145,5 м), ЖК «Князь Александр Невский» (126 м), БЦ «Атлантик-Сити» (110 м), ЖК «Пётр Великий» (110 м), ЖК «Лондон Парк» (105,8 м).