Геомассив: укрепляя слабый грунт
В геотехническом отношении Санкт-Петербург характеризуется большим объемом слабых грунтов. Это делает задачу их укрепления при реализации проектов строительства или реконструкции различных объектов особенно актуальной. По словам экспертов, геомассив является одной из технологий, которая может быть эффективно использована в этом случае.
Что и как
«Геомассив — это довольно распространенная технология. Ее широко применяют на линейных и площадных объектах: при строительстве автодорог, зданий, в проектах реставрации объектов культурного наследия с приспособлением под современное использование и других», — рассказывает Иван Богданов, главный конструктор компании «ГЕОИЗОЛ Проект» (входит в ГК «ГЕОИЗОЛ»).
По его словам, устройство геомассива целесообразно на участках, где выявлена значительная толща слабых грунтов, замена которых проблематична или не представляется возможной. Также технология хорошо подходит для усиления основания под уже существующими зданиями и сооружениями.
По словам заведующего кафедрой геотехники СПбГАСУ, д. т. н., профессора Рашида Мангушева, технология геомассива (другое название — геокомпозит) для Петербурга достаточно актуальна из-за проблемных грунтов, характерных для города. Прежде всего это касается исторических районов города, где плотная застройка и ведение работ может повлиять на окружающие здания. Во избежание подвижек грунта, которые могут вызвать повреждения у соседних строений, и применяется технология геомассива. Также ее использование эффективно для укрепления деградирующих фундаментов самих исторических объектов.
«Эта методика укрепляет грунт путем создания цементных армирующих элементов. Через специальные скважины в землю погружаются инъекторы, через которые под давлением подается цементный раствор. Он вскрывает слабые места, заполняет пустоты и полости. После процесса затвердения образуется своего рода «елочка» из цементных и грунтоцементных прослоек, которая образует армированный массив с улучшенными деформационными характеристиками, что и позволяет существенно уплотнить слабый грунт», — рассказывает эксперт.
Еще один вариант применения технологии — при проведении работ нулевого цикла в городских условиях, например, при возведении здания с подземным паркингом. «Струйная цементация выполняется ниже уровня дна котлована в пределах ограждающей конструкции (например, «стены в грунте»). В этом случае грунтоцементный массив решает несколько задач: закрепляет слабый грунт; выступает в качестве противофильтрационной завесы, исключая приток воды из нижерасположенных слоев в котлован; создает своего рода диафрагму жесткости, которая дополнительно удерживает стенки ограждающей конструкции и позволяет избежать недопустимых деформаций», — добавляет Иван Богданов.
Нюансы
По словам Ивана Богданова, использование технологии бывает сопряжено с ошибками. «Наиболее распространенная из них — попытка выделить из геомассива отдельные элементы и пытаться их посчитать с применением методик расчета свай. Технология предполагает формирование массива грунта с расчетными усредненными характеристиками, в частности, с повышением прочности на сжатие. Существуют методики на расчет усреднения с точки зрения модуля деформации и прочностных характеристик массива. Ими и следует пользоваться», — подчеркивает специалист.
Рашид Мангушев считает, что определение точных результатов использования технологии вообще проблематично. «Оценивая эффект, мы ориентируемся на расчетные данные. Смотрим характеристики грунта, объемы закачанной цементной смеси, исходим из того, что она распространилась сравнительно равномерно, и определяем некие усредненные показатели, которые должны получиться. Но как именно повел себя раствор в массиве грунта под давлением — мы точно не знаем. Локально в одном месте он мог проделать большие полости, в другом — меньшие, и какие именно характеристики грунта достигнуты в конкретной точке — определить невозможно», — говорит он.
Эксперт отмечает также, что в целом технология сравнительно недешевая. «Ее можно использовать для создания оснований под малоэтажное, коттеджное строительство. Если речь идет о многоэтажных объектах, то, безусловно, экономически эффективнее и надежнее устройство свайных фундаментов», — считает он.
По словам Ивана Богданова, говоря о стоимости работ с применением технологии геомассива, следует отметить общеотраслевую проблему — базовые расценки не успевают за уровнем инфляции. «Сегодня сметная стоимость закрепления грунтов геомассивом не соответствует реальным коммерческим расценкам», — констатирует эксперт.
Игорь Коваль: «Действующие ГОСТы для добавок в бетон серьезно устарели»
Существующая нормативная база по разработке и применению добавок в бетон требует коррекции. Такие выводы делает руководитель научно-технического центра ООО «Полипласт Северо-Запад» Игорь Коваль. По его мнению, устаревшие ГОСТы не только не позволяют оценивать фактическую эффективность современных добавок, но и тормозят развитие рынка.
– Игорь Валерьевич, действительно ли действующая нормативная документация, а именно ГОСТы на химические и минеральные добавки в бетон, не отвечает запросам производителей?
– К сожалению, это так. Поэтому коррекция нормативов, касающихся применения добавок в бетоне, необходима. Один из важных отраслевых ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности» не пересматривается уже 12 лет. Ряд методик уже не соответствует реальности, они устарели по номенклатуре типов добавок, технологиям производства конструкций, применения бетонов в холодный период года.
В частности, ГОСТ 30459-2008 при оценке эффективности добавок для ЖБИ использует режим прогрева +80 °С. При этом сравнение ведут на контрольном бездобавочном бетоне с величиной осадки конуса ОК = 1–4 см (марка смеси П1) и бетонах с суперпластификатором с ОК = 21 см (марка смеси П5). Техническая проблема в том, что в бетонах с абсолютно разными марками смеси П1 и П5 и неизменной величиной водоцементного отношения в 95% случаев результаты не покажут идентичную прочность – в частности, за счет действия расслоения смеси и погрешности испытаний.
Кроме того, температура +80 °С практически не используется в ЖБИ, КПД, ДСК и отрицательно влияет на физико-механические характеристики бетона по прочности и особенно на параметр качества – долговечность. Производственные режимы на современных продуктах и технологических линиях ограничены +50–60 °С. В связи с этим методика с оценкой при +80 °С и марках смеси П1 против П5 (ОК = 21 см и более), которая в реальности также не используется на заводах ЖБИ (за исключением СУБ или «кассет»), не позволяет оценивать эффективность добавок, т. е. нарушены смысл и цели, декларируемые в данном ГОСТ.
– Какие еще есть несоответствия?
– Серьезные проблемы с методикой оценки эффективности противоморозных добавок по «теплому» и «холодному» методам. Если первый метод используется на практике, то по второму, «холодному», оценить противоморозный эффект добавок почти невозможно. Даже обычные добавки-пластификаторы и просто бездобавочный бетон часто оказываются противоморозными. «Секрет Полишинеля» заключается во времени выдерживания бетона при оттаивании в нормальной температуре (+20 °С). Причем разрешенное время оттаивания до испытаний – от 24 до 48 часов – принимается согласно ТУ производителя добавок. На практике при температуре в теле бетона –12-15 °С не существует химических компонентов, обеспечивающих гидратацию цемента при условии использования добавок в разрешенном нормативами количестве не более 5% от массы цемента. Из этого следует, что бетоны, выдерживаемые по «холодному» методу, не твердеют на проверяемой минусовой температуре и прочность набирают из пластичного состояния смеси сразу после оттаивания за 24 или 48 часов. Ряд технических возможностей и адекватная оценка поликарбоксилатных добавок, несмотря на их активное применение, остались «за бортом» нормативов.
– Помогает ли сертификация добавок в бетон качественному развитию рынка стройматериалов?
– Сертификация – это важно и нужно! Вопрос заключается в квалификации и опыте оценивающих продукцию (бетон). Это скорее вопрос доверия к проверяющим и контролирующим органам, чем к самой процедуре, которая введена правильно.
В формате замещения. Рынок пенополистирола
В настоящее время, по данным экспертов, продолжается сокращение производства и потребления вспененного пенополистирола. Освободившуюся нишу все активнее заменяет экструдированный вид этого теплоизоляционного материала.
Пенополистирол широко применяется в строительстве новых зданий и сооружений, а также при отделке помещений. В объеме потребления теплоизоляционных материалов его доля достигает 30%. По оценке экспертов, в ближайшей перспективе она будет постепенно увеличиваться и через 5-7 лет достигнет показателя в 40%.
Генеральный директор АПРИ «Флай Плэнинг» Владимир Савченков отмечает, что главными плюсами пенополистирола являются: широкая сфера применения (от утепления подвальных помещений до использования на балконах, лоджиях и фасадах), а также долговечность, высокие теплоизоляционные свойства, легкость в применении, экологичность и доступная цена. «В качестве недостатков можно указать следующее: это легковоспламеняющийся материал, он разрушается под долгим воздействием солнечных лучей, также он отличается хрупкостью. Поэтому при транспортировке и использовании нужно соблюдать меры предосторожности. Но стоит отметить, что указанные недостатки с лихвой покрываются достоинствами. Это современный технологичный материал с универсальными свойствами и широким перечнем возможностей», – считает он.
Путем продавливания
Отметим, что пенополистирол, как теплоизоляционный материал, подразделяется на два вида: вспененный (EPS) и экструдированный (XPS). Производители данных продуктов между собой достаточно жестко конкурируют.
Согласно исследованию аналитического агентства DISCOVERY Research Group, по итогам трех кварталов 2019 года, объем рынка (производство и потребление) EPS в нашей стране составил 5,49 млн куб. м, XPS – 6,21 млн куб. м. В том числе российскими компаниями за данный период времени было экспортировано 6 тыс. куб. м вспененного пенополистирола и 120 тыс. куб. м экструдированного.
Экструдированный пенополистирол, как рассказывает руководитель направления «Полимерная изоляция» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексей Касимов, создается из полистирола общего назначения (ПСОН) методом экструзии (путем продавливания вязкого расплава материала). В результате получается равномерная мелкопористая структура, что придает материалу прочность, практически нулевое водопоглощение и низкий показатель теплопроводности.
«Экструдированный пенополистирол может применяться в заглубленных конструкциях: фундаменты, подвалы, подземные паркинги, где эффективно защищает фундамент от теплопотерь и разрушительных сил морозного пучения. Также особенностью экструзионного пенополистирола является то, что он может использоваться при температуре от –70°С до +75°С. Благодаря этому материал активно используют в холодильных установках, катках и пр. В целом мы отмечаем ежегодное сокращение рынка EPS, при этом освободившуюся нишу замещает XPS», – добавляет Алексей Касимов.
Отвечая новым требованиям
Эксперты считают, что рост потребления экструдированного пенополистирола связан с трендом повышения энергоэффективности зданий. В частности, стандартный слой плит из этого материала в 50 мм сохраняет тепло в помещении так же, как метровая кирпичная или бетонная стена толщиной 2,5 м. Также XPS все активнее применяется в дорожном строительстве для предотвращения морозного пучения полотна. Материал препятствует промерзанию грунта и значительно увеличивает срок эксплуатации дорожного покрытия. Кроме того, экструдированный пенополистирол более прост в переработке – и его производители могут заниматься выпуском вторичных продуктов.
В целом, как отмечают игроки рынка, применение XPS позволяет существенно усовершенствовать и ускорить технологию строительства, значительно снизить затраты при создании новых конструкций, отвечающих новым требованиям строительных норм.
При этом они подчеркивают, что EPS как теплоизоляционный материал не уйдет с рынка совсем. Он останется востребован в бюджетном строительстве и утеплении малоэтажных индивидуальных домов. Кроме того, за счет совершенствования технологий производства этого материала будут повышаться его качественные характеристики и расширяться область применения.
Кстати
С 1 января 2020 года, в соответствии с приказом Росстандарта, в общероссийском классификаторе ОКПД 2 выделены отдельные коды для теплоизоляционных плит из пенополистирола, сэндвич-панелей с пенополистиролом и сэндвич-панелей с минеральной ватой. Предполагается, что это новшество поможет лучше идентифицировать теплоизоляционные продукты в области их применения, а также повысит качество сбора статистической информации, необходимой в том числе для оказания мер господдержки. Изменения в классификаторы подготовлены на основании предложений технической рабочей группы «Ассоциация производителей и поставщиков пенополистирола» в рамках научно-технического совета по развитию промышленности строительных материалов, изделий и конструкций при Минпромторге РФ.