Бетон: что нужно знать о материале?
В строительстве бетон является наиболее распространенным материалом, без которого невозможно возведение никакого здания. Связано это с его высокими характеристиками и в первую очередь прочностью. Основными компонентами бетона являются цемент и песок. Кроме того, для улучшения параметров здесь еще присутствуют добавки. О процессе изготовления и свойствах бетона мы рассказывали здесь.
Марки бетона
Весь производимый бетон разделяется на марки, которые обозначаются буквой «М», а после нее ставятся цифры, указывающие степень прочности материала. Все марки имеют свои характеристики, которые зафиксированы в ГОСТе.
Основной составляющей бетона является цемент, качество которого напрямую влияет на прочность застывшей смеси. Во время его использования важно следить за сроком изготовления, поскольку при длительном хранении он утрачивает свои свойства.
М100
Такая марка бетона относится к недорогому материалу. Связано это с тем, что она обладает недостаточно высокими параметрами прочности. В результате ее использование возможно только при выполнении неответственных работ. Основная причина лежит в низком процентном содержании цемента.
Бетон М100 имеет следующие технические характеристики:
- Прочность. Изготовленный монолитный материал выдерживает максимальную нагрузку 0,098т/см2, что соответствует невысокой прочности застывшего раствора.
- Плотность. Данная величина равняется 2,37 т/м3-2,4 т/м3. Она может меняться с учетом присутствующих добавок.
- Морозостойкость. Данный показатель составляет F50-F100. Эти цифры указывают на способность марки выдерживать от 50 до 100 циклов замораживаний и оттаиваний. В дальнейшем на бетоне появятся трещины.
- Подвижность. Она выражается показателем П2-П4. Это достаточно высокая характеристика, указывающая на хорошую эластичность и текучесть бетона.
- Водонепроницаемость. Ее показатели равны W2-W4. Данная величина приемлема для создания качественного барьера от проникновения влаги.
- Жесткость. Она равняется Ж2-Ж4. Это позволяет застывшему материалу хорошо сохранять форму.
Каждый параметр может принимать определенное значение в пределах обозначенных границ с учетом используемых добавок.
Положительные стороны марки М100 выражаются в следующем:
- Низкая цена бетона, что отражается на уменьшении себестоимости строительных работ.
- Застывший раствор в течение длительного времени сохраняет свои характеристики.
- Монолит хорошо противостоит влажности.
Если обратить внимание на минусы, то с течением времени на материале могут формироваться трещины, поэтому он не применяется при возведении ответственных конструкций. При этом бетон марки 100 является распространенным материалом, и при его заказе никогда не возникает проблем.
М250
Выпускаемый бетон М250 не является распространенным строительным материалом. При этом он имеет достаточно высокие эксплуатационные характеристики, и его использование дает возможность выполнять сложные задачи. Такая марка обладает следующими техническими характеристиками:
- Водонепроницаемость. Данная величина равняется W2-W6. Она считается средней по устойчивости и колеблется в зависимости от присутствующих добавок.
- Морозоустойчивость. На этот показатель влияет качество используемого щебня. Он бывает F100, F150, F200.
- Плотность. Она составляет 2300 кг/м3. В зависимости от используемого наполнителя, эта цифра может иметь незначительные отклонения.
- Скорость затвердевания. Здесь имеется в виду текучесть раствора, которая составляет пределы П1-П5.
- Прочность. Бетон способен выдерживает давление 20 МПа.
Все параметры бетона М250 отражены в нормативных документах.
Бетон марки М250 имеет хорошие качественные характеристики, и это дает возможность применять его в следующих сферах:
- формирование фундаментов для небольших и многоэтажных зданий;
- создание перекрытий в домах;
- покрытие дорожек, площадок и отмосток;
- изготовление опор при изготовлении железобетонных конструкций.
Относительно заливки бетонных перекрытий можно прочитать информацию, изложенную здесь.
М300
Данная марка имеет хорошие показатели и невысокую стоимость, поэтому чаще всего применяется при строительных работах. Выпускаемый бетон обладает следующими свойствами:
- Морозостойкость. Это величина равняется F150-F200. Такое количество заморозок и оттаиваний до появления трещин может выдерживать материал.
- Водонепроницаемость. Показатель составляет W5-W8. Данный параметр можно повысить путем добавления специальных компонентов.
- Подвижность. Здесь имеется в виду текучесть бетона, составляющая П1-П5. Такие характеристики позволяют вести раствором заливку фундамента.
При изготовлении бетона все его параметры контролируются ГОСТом. Бетон М300 используются для постройки загородных домов и коттеджей. Такой раствор заливается при формировании стеновых блоков, различных перекрытий, перегородок и тротуарных бордюров. Также он нашел применение для заливки стяжки пола.
М400
Марка М400 относится к элитным растворам, поэтому применяется для изготовления ответственных изделий. Это отражается в особой прочности застывшей смеси. Бетон М400 обладает следующими характеристиками:
- Предельные нагрузки, которые может выдерживать данный материал, характеризуются показателем В30.
- Морозостойкость. Эта величина равна F100-F300.
- Водонепроницаемость. Составляет W6-W12. При этом материал способен выдерживать давление воды 0,6-1,2 Мпа.
- Плотность. Данный показатель равен 2400 кг/м³, что указывает на высокую долговечность и износостойкость материала.
- Подвижность. Текучесть раствора составляет П3-П5. В результате при его кладке не появляются трещины. Растворы часто применяются для заливки ответственных фундаментов.
Бетон М400 активно используется при монтаже автомобильных трасс и укладке железных дорог. Материал характеризуется надежностью и длительным сроком эксплуатации. При этом его цена достаточно высокая. Однако с учетом параметров, которые не может обеспечить никакая другая смесь, приобретение материала повышенной стоимости себя окупает.
Изготовление раствора
Основным компонентом в любой марке раствора является цемент. В зависимости от его качественных характеристик, формируется нужная прочность застывшего раствора. Если срок хранения составляет месяц, то свойства ухудшаются на 10%. После полугода все параметры понижают в 2 раза. Годичное хранение делает продукцию недопустимой к применению.
При хранении цемента следует обеспечить сухость в помещении, поскольку он хорошо притягивает сырость. Даже небольшое количество влаги приводит к его схватыванию и образованию монолита.
Второй обязательной составляющей раствора является песок, и лучше всего, чтобы он был крупнозернистым. Такой размер фракции часто присутствует в речном варианте. Преимуществом его использования является отсутствие в нем вредных примесей. При этом допускается применение и мелкого речного песка, но с обязательным проведением очистки от ила и глины. Присутствие всех нежелательных примесей уменьшает адгезию между компонентами бетона. Также в качестве замены песку может быть использован шлак.
Наполнители и добавки
Кроме цемента и песка в бетоне присутствует наполнитель. В этом качестве тут выступает щебень. Его фракции имеют шероховатую форму и размер от 5 до 35 мм. Присутствующий щебень может быть следующих видов:
- Гравий. Данный материал отличается универсальностью, поскольку может быть использован при заливке бетоном внешних и внутренних конструкций.
- Гранит. Отличается высокой морозостойкостью и малой степенью влагопоглощения.
- Известняк. Такой наполнитель имеет невысокую прочность, поэтому используется только при проведении внутренних работ.
Чтобы улучшить качественные характеристики бетона, в него замешиваются еще следующие виды добавок:
- Пластификаторы. За счет их присутствия улучшается качество бетона без увеличения процентного содержания цемента. У застывшей смеси повышается морозостойкость, пластичность и вязкость.
- Армирующие волокна. В их основе лежат полипропиленовые или поливинилхлоридные вещества. Такие компоненты уменьшают формирование в бетоне трещин.
- Мыльный раствор. Повышает пластичность бетона.
- Клей ПВА. Усиливает прочность состава.
- Измельченное стекло. Кроме повышения прочности стекло улучшает гидроизоляционные свойства продукции.
- Поваренная соль. Присутствие такой добавки дает возможность работать с раствором в условиях отрицательных температур.
Кроме того, существуют еще пигментные добавки, которые формируют цвет застывшему раствору. Всю необходимую информацию о добавках в бетоне можно получить здесь.
Замес бетона
При формировании раствора компоненты смешиваются в определенных пропорциях. Обычно гравий песок и цемент берутся в следующем составе: 4:2:1. При этом количество добавок закладывается с учетом необходимости выполнения конкретных условий.
Количество воды заливается в зависимости от влажности каждого из компонентов, поэтому здесь точного расчета не существует. Обычно за основу принимаются усредненные данные. Сначала ее литраж берется в 2 раза меньше объема положенного цемента, а затем жидкость добавляется по мере необходимости. При этом следует понимать, что жидкий раствор после затвердевания может растрескаться, а недостаток влаги уменьшает пластичность бетона. В случае, когда требуется увеличенная прочность монолита, объем щебня повышается до 5 частей.
Процедура замеса раствора ведется в бетономешалке. Такая работа совершается в следующем порядке:
- В бетономешалку заливается небольшое количество воды. Она должна присутствовать в минимальном объеме.
- Засыпаются в нужных пропорциях цемент и песок.
- Все компоненты перемешиваются в течение 5 минут.
- Добавляются оставшиеся составляющие, и смесь перемешивается еще 10 минут. В случае необходимости постепенно добавляется понемногу жидкость.
Замешанный раствор изымается из бетономешалки и помещается на подготовленную площадку.
Набор бетоном прочности
Прочность относится к основной характеристике бетона. Она нарастает по мере затвердевания раствора. Даже после формирования монолита этот параметр продолжает усиливаться.
Процесс набора прочности является результатом химической реакции, которая происходит при контакте цемента с водой. Такое взаимодействие носит название гидратация. В течение непродолжительного времени состав твердеет и каменеет. Происходит это в два этапа:
- Схватывание. Постепенно у жидкого раствора ухудшается подвижность. Особенно это быстро происходит в теплую погоду. Только с помощью специальных пластификаторов затвердевание можно замедлить.
- Затвердевание. После прохождения этапа схватывания наступает непосредственно набор бетоном прочности. Такой период активно длится не менее 3 недель. При этом его продолжительность не ограничена и может продолжаться даже несколько лет.
На затвердевание смеси оказывают влияние следующие факторы:
- Температура окружающей среды. Оптимальной температурой гидратации считается + 20⁰, когда бетон затвердевает и в течение непродолжительного времени набирает прочность. Если преобладает морозная погода, из-за замерзания воды процесс гидратации останавливается и начинается вновь только после наступления тепла.
- Уровень влажности. Такой показатель должен быть равен 80%. В таких условиях бетон очень быстро набирает прочность. Снижение этой нормы сразу же уменьшает затвердевание смеси. Причиной является быстрее испарение воды в условиях сухого климата. Это не позволяет усиливаться бетону.
- Погодные условия. Лучше всего проходит процесс гидратации в условиях прохладного климата, когда на бетон не попадают прямые солнечные лучи. В этот период отсутствует ускоренное высыхание, что сказывается на усилении прочности бетона. Также не следует вести укладку раствора при ветреной погоде, поскольку уложенный раствор быстро высыхает, что нежелательно для процесса гидратации. Хорошо делать замесы в зимнее время года, когда стоит температура несколько выше нуля градусов.
- Выдержка по времени. Если знать все исходные параметры сделанного замеса, то вычислить время его затвердевания для приобретения им максимальной прочности можно по таблице.
- Марка цемента и добавки. Чем выше марка цемента, тем быстрее происходит затвердевание бетона. Однако в любом случае этот срок должен быть не менее 3 недель. С целью ускорения такого процесса используются специальные добавки. Если работы проводятся в зимнее время, то применяются вещества, обеспечивающие тепловыделение с целью устранения возможности замерзания воды. В летний период применяются добавки другого типа, предохраняющие бетон от быстрого высыхания.
- Трамбовка бетона. С помощью вибрационных установок процесс гидратации происходит ускоренным путем.
На залитый бетон дают максимальную нагрузку только после того, когда он наберет свою требуемую точность.
Процесс затвердевания бетона можно ускорить или замедлить. Делается это следующими способами:
- Умышленно понижается объем воды с целью увеличения у бетона жесткости. При этом существенно усложняется последующая процедура трамбовки.
- Подача горячего пара. Процесс является достаточно эффективным, потому что при его проведении бетон не пересыхает. Однако в случае его применения значительно увеличиваются затраты.
- Использование ускорителей. Такие вещества существенно ускоряют затвердевание бетона, но конечная прочность получается недостаточно высокой.
- В морозную погоду прогрев бетона допускается вести инфракрасными лучами или с помощью укладки светоотражающих полотен.
Ускорить процесс затвердевания бетона можно путем заливки его в опалубку. Ускорение происходит за счет того, что раствор находится в ограниченном пространстве, и у него отсутствует подвижность. Доски снимаются через неделю. Обычно за этот период бетон набирает порядка 70% своей окончательной прочности.
Снижение качества бетона
Чтобы у рабочей смеси после изготовления не снижались характеристики, необходимо быстро и правильно доставить ее на объект. Делается это с помощью специализированной техники. При неправильной транспортировке свойства бетона могут ухудшиться. Причины носят следующий характер:
- Расслоение раствора. Происходит это при движении по плохим дорогам из-за сильной тряски грузовика. В результате тяжелые компоненты раствора опускаются на дно, а легкие составляющие всплывают вверх цистерны. Особенно это часто происходит в тех случаях, когда соотношение цемента и воды было не выдержано, и жидкости оказалось больше требуемой нормы.
- Схватывание смеси раньше времени. Бетон должен постоянно перемешиваться, потому что в неподвижном состоянии он схватывается уже через 50 минут. Особенно этот процесс усиливается в сильную жару.
Если при транспортировке раствора произошло его расслоение, то использование смеси запрещено.
Итого, бетон является материалом, который после замеса необходимо сразу же выработать в кратчайшие сроки. Связано это с небольшим периодом времени его застывания. Поэтому требуется правильное проведение расчетов количества замеса. В случае ошибки застывший бетон выбрасывается, что приводит к лишним расходам.
Деревянные окна
Еще недавно казалось, что деревянные окна уйдут в историю строительства, что их окончательно и навсегда вытеснили металлопластиковые конструкции. Но с развитием технологий, внедрением в производство новых материалов стало очевидным, что это утверждение совершенно не верно. Деревянные окна не только не ушли в прошлое, но и обрели второе дыхание и перспективу за занятие серьезной доли строительного рынка.
Достоинства деревянных окон
Современные деревянные оконные конструкции не имеют ничего общего с деревянными окнами ХХ века. Представленные на рынке окна - это высокотехнологичный и надежный продукт, имеющий неоспоримые достоинства.
Стабильность формы рамы
Благодаря тому что современные окна делаются на станках с программным управлением, элементы переплета рамы подгоняются идеально друг к другу; до десятой доли миллиметра выдерживаются размеры. Поэтому оптимизируются стыки, придается жесткость каркасу и соблюдается геометрическая точность в исполнении рамы.
Герметичность
Поскольку в технологии производства деревянных окон применяются стеклопакеты, уплотнительный контур в местах примыкания створок и каркаса, смыкающиеся элементы плотно прилегают друг к другу и герметизированы, то исключено образование сквозняков, выпадения конденсата на стеклах и промерзания оконной конструкции.
Функциональность
Возможности деревянных окон ограничены только функциональностью фурнитуры. В современных условиях можно заказать окна с любым типом открывания и проветривания.
Теплоизоляция
Деревянные конструкции обладают низким коэффициентом теплопроводности, поэтому сами рамы деревянных окон слабо участвуют в процессе теплообмена. Благодаря использованию уплотнителей, устраняются места возможного образования «мостиков холода»
Звукоизоляция
Дерево имеет пористую структуру, благодаря такому составу, превосходно гасятся звуковые колебания
Долговечность
Материалом для создания деревянных оконных блоков служит профилированный клееный брус. При его изготовлении удаляются все изъяны древесины: сучки, смоляные карманы, подверженные разрушению участки. В процессе производства изделия обрабатываются разными составами, которые препятствуют впитыванию влаги и биологическому воздействию насекомых, грибков, бактерий.
Стойкость к огню
Современный материал оконных рам, обработанный пропитками, не поддерживает процесс горения. Под воздействием высоких температур оконный каркас обугливается, но не распространяет пламени. Этот фактор положительно влияет на уровень пожаробезопасности всего здания.
Экологичность
Деревянные окна изготовлены из природного материала. Компоненты оконной конструкции не выделяют вредных веществ в окружающее пространство, и не наносят ущерба для здоровья человека.
Устройство деревянного окна
Любое деревянное окно, состоит из одинаковых элементов разного функционального назначения.
- Рама. Это основа, которая монтируется в оконный проем. Назначение рамы- придать жесткость конструкции. Выпускаются разных форм, в зависимости от архитектурных особенностей строения. Материалом для изготовления деревянных оконных каркасов служит трехслойный клееный брус.
- Створки. Подвижная часть окна. Навешиваются на раму. Производятся из менее массивного бруса для облегчения изделия. Излишний вес оказывает влияние на износостойкость фурнитуры и требует усиления прочности механизмов открывания-закрывания. По возможности открывания бывают:
- Не открывающегося типа. У таких окон не предусмотрены створки. Глухие окна устанавливаются в местах, где нет необходимости в проветривании и вентиляции через оконную систему: промышленные здания, подвальные помещения, складские сооружения, банные комплексы.
- Поворотные створки- створки, открывающиеся в горизонтальной плоскости. Выпускают распахивающимися во внутрь помещения и наружу. Устанавливаются во все типы строений.
- Поворотно- откидные створки. Реализована возможность открывания в горизонтальной плоскости и откидывания для проветривания в вертикальной. На сегодняшний самый популярный вид. Монтируется в жилых домах и в офисных помещениях.
- Створки откидные. Открываются только в вертикальной плоскости. Устанавливаются в помещениях с небольшими, вытянутыми по горизонтали оконными проемами: подвалы, технические помещения; а также в сложных оконных конструкциях оснащенных фармугами.
- Вращающиеся. Створки могут вращаться вокруг оси. Конструкции бывают с вертикальным и горизонтальным поворотом. Такие окна требуют качественной фурнитуры и профессионального монтажа. Достоинством вращающихся створок выступает то, что их легко и безопасно мыть. Устанавливаются такие окна на объектах коммерческой недвижимости, где предусмотрена значительная площадь остекления створок.
- Раздвижные. Открываются способом раздвигания створки относительно неподвижной части. При этом оконная створка перемещается по рейлингам размещенным в раме. Устанавливаются на верандах, террасах и при панорамном остеклении частных домов, вилл.
- Многостворчатые комбинированные окна. Сложная оконная система, совмещающая в себе несколько створок с разным типом открывания. Требует надежной, прочной и разноплановой фурнитуры, высокотехнологичного оборудования. Устанавливаются такие окна в офисных помещениях и частных коттеджах.
- Стеклопакет. Занимает до 85% площади окна. Основное назначение стеклопакета – светопропускная способность. Помимо основной задачи на стеклопакет возлагаются дополнительные и важные функции: шумо- и- звукопоглощение, теплоизоляция, повышение энергоэффективности, фильтрация ультрафиолетовых лучей. Современные стеклопакеты способны решать специфические задачи:
- Повышенной энергоэффективности. Несут на себе металлизированное напыление. Отлично пропускают солнечные лучи в помещение, но отражают выделяющуюся тепловую энергию. За счет этого эффекта удается сэкономить до 60% тепловых трат, которые происходят через оконные проемы. Подходят для низкотемпературных климатических зон.
- Солнцезащитные. Устанавливаются на южной стороне строения, изготавливаются из тонированных в массе стекол. Актуальны в южных и солнечных регионах.
- Противоударные- стеклопакеты, выпускающиеся по технологии триплекс. Триплекс- система из двух, трех и более стекол, которые склеены между собой пленкой. Выдерживает сильное механическое воздействие. Востребованы в местах, где бывают дети, в витринах и витражах, при панорамном остеклении, на первых и последних этажах жилых домов.
- Электрохромные- стекла с нанесенным на поверхность слоем жидких кристаллов. При подаче электричества, кристаллы выстраиваются определенным образом и обеспечивают прозрачность. При отсутствии напряжения на пленке кристаллов стекло становится матовым. Уровень прозрачности может регулироваться в зависимости от подаваемого напряжения. Электрохромные стеклопакеты имеют автоматическую регулировку, зависящую от количества поступающего света.
- Самоочищающиеся. Инновационные стекла, способные самоочищаться от многих видов загрязнений. Представляют собой минеральное стекло с нанесенным на внешнюю сторону фотокатализатором. При попадании на стекло воды и ультрафиолета, под действием фотокатализатора- диоксида титана, начинается фотохимическая реакция, приводящая к разложению загрязнений. Таким образом может быть удален тонкий слой пыли, растительной пыльцы, сока деревьев, масляной пленки от выхлопа авто. Самоочищающееся стекло не справится с толстым слоем грязи и высокоадгезионными составами: лаками, красками, клеями.
- С электроподогревом. Промерзание таких стекол исключено в принципе. На поверхность стекла нанесена мельчайшая сетка из металла, которая под действием электричества нагревается и передает тепло стеклу. Устанавливаются в оранжереях, зимних садах, панорамном остеклении большой площади.
- Уплотнитель. Для плотного примыкания створки к каркасу и предотвращения нежелательного попадания наружного воздуха в помещение, в профиль монтируется эластичный профиль. Профиль прокладывают с внешней стороны рамы и с наружной. В процессе эксплуатации резиновые уплотнители дубеют, трескаются и рвутся. Поэтому их делают заменимыми. Дольше служат силиконовые уплотнители. Силиконом уплотняют область между оконным штапиком и стеклом.
- Фурнитура- это набор и комбинация механизмов, которая позволяет эксплуатировать окно в соответствии с его функциональным назначением. Должна быть подобрана таким образом, чтобы могла выдерживать многократные циклы открывания- закрывания. К элементам фурнитуры относятся ручки, запорные, поворотные, блокирующие механизмы.
- Дополнительные элементы. Сюда относят внешние отливы, внутренние подоконники и обналичку. С наружной и внутренней стороны на раму и створку могут быть нанесены декоративно- защитные элементы.
Материал для деревянных окон
Деревянные оконные конструкции выпускают из разных видов древесины. Наибольшее распространение получили:
- Дуб. Окна из дуба отличает высокая прочность и долговечность. Стойка к воздействию агрессивных сред. Но наряду с этим обладает большим весом. Этот фактор нужно учитывать при подборе фурнитуры. Обладает повышенной теплопроводностью, что снижает его потребительскую оценку.
- Лиственница. Великолепный материал для производства окон. Обладает природной защитой от биологического распада, не коробится под воздействием осадков, ультрафиолета, высыхания. В процессе эксплуатации теряет природный цвет. По стоимости уступает дубу.
- Сосна. Окна из сосны- самый бюджетный вариант. Имеют небольшой вес, уступают в эстетике дубу и стойкости лиственнице, обладают низкой теплопроводностью и высокими звукоизоляционными характеристиками.
Окна из ценных экзотических пород имеют незначительное распространение в строительстве. Используются в частном элитном домостроении и офисах успешных компаний. Производятся из таких пород как:
- Махагон
- Породы красного дерева
- Эвкалипт
- Палисандр
Несмотря на то, что экзотическая древесина завезена российскую полосу из тропических стран, продукция из теплых лесов имеет высокие физические и эстетические характеристики. Главным ее недостатком выступает серьезная цена. Можно повысить эстетические показатели и снизить стоимость за счет использования в отделке оконной системы древесным шпоном ценных пород.
Технические и эксплуатационные особенности
Деревянные оконные блоки производятся из клееного бруса. Чаще всего это трехслойная конструкция. Из древесины выпиливаются планки определенной толщины- ламели и склеиваются между собой. При этом ламели накладываются одна относительной другой перпендикулярно расположенным волокнам. За счет этого брус приобретает дополнительную жесткость, стойкость к изгибам и растрескиванию. Прочность конструкции дополнительно придает клеевой состав. Клееный брус имеет влажность 11-12%, это обуславливает его стабильность при перепаде температур.
На деревообрабатывающих станках выпиливается профиль будущего окна или створки. Готовые материалы обрабатываются средствами биологической и огнезащиты. После процедуры оконный профиль теряет гигроскопичность- способность поглощать влагу.
Финишное покрытие окон должно быть равномерным и однородным по всей площади оконного блока. Покрытие наносят в несколько приемов, тщательно шлифуя каждый слой. Перед покраской на дерево наносят грунтовку, которая скрывает мелкие неровности и обеспечивает надежное сцепление декоративного покрытия с древесиной.
Конструктивные особенности окон
Окна могут иметь не только разные размеры и количество створок, но и конструкцию. От конструктивных особенностей зависит эстетичность, долговечность, тепло- и звукоизоляция. Наряду с классическим типом окна выпускаются конструкции, которые пришли из разных стран. Название оконные системы получили соответствующие.
Финские окна
Имеют широкую раму, до 210 мм. В раму монтируются две створки: внутренняя и внешняя. Каждая створка оборудована стеклопакетом. Благодаря соединяющему створки механизму, могут открываться совместно. Финское окно обладает низким коэффициентом теплопроводности и высокими показателями звукоизоляции за счет воздушных камер в стеклопакетах и между створками. Отличительной особенностью является отсутствие возможности откидывания на проветривание. Финские окна подойдут для регионов с суровым климатом.
Шведские окна
Оконная коробка у них уже, чем у финских- до 120 мм. Они менее энергоэффективны. Но имеют меньший вес и реализована возможность синхронного откидывания створок на проветривание.
Английские окна
В классическом варианте представляют собой раму с вертикально сдвижной створкой и одинарным остеклением. В России английские окна были модифицированы, получили стеклопакет и приобрели герметичность и прекрасные характеристики шумопоглощения и теплоизоляции. Устанавливаются в оконных проемах с многофункциональными подоконниками и стилизованных строениях.
Французские окна
Оконные блоки с мелкой расстекловкой, предназначенные для установки в высокие оконные проемы до пола. Применимы для остекления балконов, веранд, террас частных коттеджей, музейно- исторических зданий. Часто во французской оконной системе предусматриваются двери. Окна данной конструкции не обладают достаточной энергоэффективностью. В холодных регионах рекомендуется совмещать с приборами напольного скрытого отопления.
Дерево-алюминиевые
Окна привычного профиля. Но для защиты древесины от внешних воздействий производители придумали обшивать поверхность снаружи алюминиевым профилем. Существуют конструкции, где вместо алюминиевых накладок применяется внешний контур остекления из алюминия, а внутренний из дерева.
Алюмо-деревянные
Представляют собой оконный блок, полностью выполненный из алюминия. Внутренняя часть обшита деревянными накладками, как правило, из ценных пород древесины.
На что обращать внимание при выборе деревянного окна
На потребительские свойства: эстетику, долговечность, звуко- и теплоизоляционные характеристики деревянных окон влияют не только выбор древесины, но и конструктивные и технологические нюансы в большей степени. Важно чтобы:
- Элементы рам и створок снизу должны иметь защиту из алюминиевого профиля.
- Оконный штапик по всему периметру имел наплывы
- Древесные элементы имели переплетение «ласточкин хвост». Это соединение придает оконному блоку необходимую жесткость
- Материал не имел дефектов: сучков, смоляных карманов, трещин, сколов.
- Для фиксации элементов деревянной конструкции применялись шкантовые соединения.
- При изготовлении окон производитель не использовал деревянный профиль из сердцевины. Сердцевина дерева более рыхлая и недолговечна.
- Применялась фирменная фурнитура. На элементах фурнитуры выбиваются название компании производителя.
Все перечисленные моменты необходимо просмотреть до установки окон. Надежнее всего фиксировать критерии качества в договоре. Ответственные компании всегда предоставляют образцы элементов продукции и идут на встречу разумной инициативе покупателя.
Задачи управления промышленными объектами через создание цифрового двойника предприятия
Модернизация производства — это комплексное, частичное или полное обновление систем или оснащения на предприятии. Данный процесс влечет за собой целый ряд мероприятий, среди которых большую часть занимает тщательный анализ и сбор информации.
В данной статье предлагается затронуть тему цифровых двойников[1] предприятий и их реализацию в виде набора цифровых информационных моделей.
В последние годы эта тема становится все более востребованной и острой. Среди причин такого повышенного интереса можно отметить:
- объявление национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»;
- выполнение задач цифровизации строительной отрасли (раздел «Цифровизация строительной отрасли» в проекте «Стратегии развития строительной отрасли до 2030 года»[2]);
- рост применения технологий информационного моделирования;
- появление на рынке труда молодых специалистов, владеющих инструментом.
Все чаще владельцы предприятий и представители государственных структур обращают внимание на новые технологии применительно к своим задачам, в том числе и при решении вопросов модернизации. Ни для кого не секрет, что основная масса предприятий построена в прошлом веке и не соответствует современным требованиям. И, следовательно, чтобы вывести оных в список лидеров мирового технологического процесса и наилучших доступных технологий, необходима их модернизация. Это задача стратегического уровня. Политическая и экономическая обстановка, связанная с санкциями, пандемией и рядом других причин, только обострила эту необходимость.
Что же может позволить решить задачу цифровизации строительной отрасли в промышленном кластере? И почему именно о нем стоит говорить?
В России, на первый взгляд, есть все предпосылки для резкого роста и развития новых подходов к управлению через создание цифровых двойников: на правительственном уровне приняты или принимаются необходимые решения, говорящие об особом статусе задач цифровизации в строительной отрасли; в проектных организациях строительной отрасли полным ходом идет освоение технологий информационного моделирования; высшие учебные заведения меняют свои программы с учетом государственного заказа и общемировыми тенденциями; инвесторы и заказчики наконец-то научились не только выговаривать, но и понимать основной смысл и назначение технологий информационного моделирования (BIM-технологий). И надо отметить, что Россия быстро наверстывает разрыв в этом направлении.
Основные усилия по внедрению технологий информационного моделирования сейчас направлены на рынок жилищного строительства и госзаказ объектов социальной направленности. Однако даже рынок жилищного строительства не выдает ожидаемых результатов, если говорить о полном жизненном цикле объектов капитального строительства. И связано это в первую очередь с разрывом интересов игроков — инвестор (заказчик), как правило, не участвует в дальнейшей эксплуатации произведенной продукции, будь то жилые дома, школы, поликлиники или административные здания. И, как следствие, управляющие компании или комитеты городских структур, которым в дальнейшем предстоит эксплуатация этих объектов, имеют или мизерное представление о BIM и собственной вовлеченности в процесс цифровизации, или не имеют его вовсе.
И все-таки нельзя утверждать, что цифровые двойники в жилищном комплексе на территории России отсутствуют. Такие примеры есть, и связаны они только с крупными частными застройщиками, осваивающими территорию Москвы. Например, PSN Group (ТОП-5 девелопер Москвы по результатам 2016 года) была внедрена Единая система мониторинга, управления и аналитики для сети жилых комплексов (используются модели зданий), которая находится в промышленной эксплуатации, но по-прежнему постоянно развивается: происходит подключение новых жилых комплексов, разрабатываются новые модули, связанные с предикативным анализом работы оборудования, формируются планы развития[3]. Это скорее исключительный случай.
Другое дело — промышленные объекты. Любое предприятие проходит полный жизненный цикл от появления идеи до демонтажа, сохраняя интерес своего заказчика — управленца. И вот тут-то можно и должно в полной мере почувствовать преимущества применения технологий информационного моделирования в качестве создания цифрового двойника промышленного объекта.
Современный мир предлагает для решения таких задач множество технологий, концепций и инструментов: PLM/PDM, BigData (Большие данные), IIoT[4] (Промышленный интернет вещей), Cloud Computing (Облачные вычисления), GIS (Геоинформационные системы), BIM/openBIM и другие. Все это может быть востребовано при решении множества задач управления объектами предприятия, одной из которых является модернизация. Например, создание цифрового двойника путем формирования цифровых информационных моделей производственных цехов поможет собрать данные о состоянии оборудования, об основных и оборотных средствах, а также о производственных процессах и проанализировать их с помощью специализированных систем.
Модернизация предприятия без снижения объемов производства и, тем более, без его остановки — это задача, которая под силу современным технологиям. Кто-то может возразить, что такие задачи решались и прежде. Решались, но сейчас главный фактор — это время.
Несколько лет назад шли постоянные обсуждения отсутствия стандартов по технологиям информационного моделирования, а сейчас уже речь идет о более глубокой их проработке и применимости к особенностям российского рынка.
Если еще десять лет назад разворачивались целые баталии на тему отсутствия интеграции при применении программного обеспечения разных вендоров, то сейчас и этот вопрос начинает уходить в прошлое. Разработчики программного обеспечения становятся более открытыми друг другу, понимая, что не могут покрыть весь спектр решаемых в строительной отрасли задач. В качестве стандарта обмена и управления данными об объектах строительства в Российской Федерации принят формат IFC (Industry Foundation Classes — формат данных с открытой спецификацией)[5].
Так что же препятствует появлению цифрового двойника предприятия и его участия в вопросах модернизации и, возможно, в дальнейшем в задачах управления активами?
Ответ простой — желание заказчика, его умение идти к поставленной цели и добиваться ее, так как этот процесс невозможно решить в укороченные сроки.
В 2019 году Роснефть запустила в опытно-промышленную эксплуатацию цифровой двойник своего месторождения в Башкирии — проект «Цифровое месторождение»[6], выстраивая тем самым интегральную цепочку нового типа, включающую в себя «цифровое месторождение», «цифровой завод» и «цифровую АЗС». Разработка и запуск проекта «Цифровое месторождение» осуществляется в рамках стратегии «Роснефть-2022», предусматривающей переход на качественно новый уровень управления бизнес-процессами, повышение надежности и экономичности производства, сокращение потерь. Хоть в приведенном примере есть упоминание о «цифровом заводе», но все же выполненная работа относится к управлению производственными процессами, а не промышленными объектами недвижимости.
А вот другой пример. Как сообщается на сайте компании «Газпром нефть»[7] от 27 октября 2020 года, «Газпром нефть» получила патент на собственную цифровую разработку — Систему управления инженерными данными (СУПРИД). Система формирует электронные модели производственных установок — цифровые двойники, включающие в себя инженерно-техническую документацию и 3D-модель объектов. Сейчас СУПРИД охватывает Московский и Омский НПЗ «Газпром нефти», позволяя на 20% сократить временные затраты на выполнение регламентных мероприятий по эксплуатации, ремонту и обслуживанию. Экономический эффект от внедрения системы на нефтеперерабатывающих заводах компании оценивается более чем в 700 млн рублей в год.
Итак, видно, что процесс создания цифровых двойников предприятий уже начал свое движение по территории России, и хочется верить в появление новой технологии, которая с каждым годом будет все более востребованной и совершенной. Однако, прикоснувшись к цифровым двойникам в жизни, понимаем, что пока это или попытка перевести привычный процесс проектирования на новый уровень, или подтягивание моделей зданий без информационной части к своим системам автоматизации, или же моделирование без учета всех последующих задач использования цифровых информационных моделей: эксплуатация, модернизация, управление активами и так далее.
В массе случаев появляющихся на свет цифровых двойников видно, что отсутствует главное — требования заказчика, которые зафиксированы в виде документов и будут неукоснительно выполняться исполнителями; что зачастую исполнители живут интересами, очерченными рамками своих договоров и получением вознаграждения за свой труд, без желания понять, что за каждым этапом жизненного цикла объекта до момента его ликвидации идет следующий этап со своими задачами, использующими результаты предыдущего этапа, и что несогласованный переход от одного этапа к другому может привести к большим финансовым издержкам. А ведь технологии информационного моделирования предназначены для наименее рискового прохождения объекта капитального строительства по всему жизненному циклу. Но для этого надо просто правильно организовать работу. Это значит, что впереди предстоит много интересной работы.
Компания ООО «Бюро ЕСГ» — это системный интегратор, который принимает активное участие в проработке правильного подхода к созданию цифровых двойников промышленных объектов. Нашими клиентами являются крупные промышленные компании в нефтегазовой, сталелитейной, судостроительной и других отраслях. «Бюро ЕСГ» имеет многолетний опыт по внедрению технологий информационного моделирования, применению технологий лазерного сканирования, созданию систем управления инженерными/проектными данными, использованию геоинформационных систем и их интеграции с цифровыми информационными моделями. Наша компания предоставляет полный комплекс услуг по разработке технологии создания цифрового двойника предприятия с учетом его последующего использования.
За последние годы специалистами ООО «Бюро ЕСГ»[8] выполнены и продолжают выполняться работы по созданию цифровых двойников как на основе лазерного сканирования, так и с использованием проектной, рабочей и исполнительной документации. ООО «Бюро ЕСГ» принимает активное участие при разработке требований заказчиков к цифровым информационным моделям в различных отраслях промышленности[9], в том числе для ПАО «Газпром нефть», а также в разработке методик создания цифровых информационных моделей с применением программного обеспечения разных разработчиков.
ООО «Бюро ЕСГ» принимает участие в пилотных проектах по разработке импортозамещающих систем управления инженерными данными и их интеграции с цифровым двойником предприятия. Группой специалистов ООО «Бюро ЕСГ» по геоинформационным системам реализован ряд проектов по созданию электронного генплана, а также интеграции BIM и 3D-ГИС.
[1] Цифровой двойник (англ. Digital Twin) — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса. Концепция «цифрового двойника» является частью четвертой промышленной революции и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты. Википедия.
[2] https://nopriz.ru/upload/iblock/892/TSifrovizatsiya-stroitelnoy-otrasli-dlya-Strategii.pdf
[3] Информация получена с интернет-ресурса https://hmps-business.ru/portfolio/sistema-monitoringa-upravleniya-i-analitiki-dlya-psn-group.html
[4] Промы́шленный интерне́т веще́й (англ. Industrial Internet of Things, IIoT) — это система объединенных компьютерных сетей и подключенных к ним промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека. Применение Интернета вещей в промышленности создает новые возможности для развития производства и решает ряд важнейших задач: повышение производительности оборудования, снижение материальных и энергетических затрат, повышение качества, оптимизация и улучшение условий труда сотрудников компании, рост рентабельности производства и конкурентоспособности на мировом рынке. Википедия.
[5] ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018 Система стандартов информационного моделирования зданий и сооружений. Отраслевые базовые классы (IFC) для обмена и управления данными об объектах строительства.
[6] Более полную информацию можно получить на сайте Роснефть (https://www.rosneft.ru/press/news/item/195043/).
[7] «Газпром нефть» защитила патентом собственную систему управления инженерными данными
[8] Более подробно об опыте компании ООО «Бюро ЕСГ» и предоставляемых услугах можно узнать на сайте http://esg.spb.ru
[9] Автор статьи в период работы в СПб ГАУ ЦГЭ (Центр государственной экспертизы Санкт-Петербурга) сформулировала требования к цифровым информационным моделям, представляемым для проведения экспертизы в Санкт-Петербурге (https://www.spbexp.ru/docs/podgotovka-informatsionnykh-modeley-bim/), которые уже успешно применяются и продолжают развиваться.