Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Важной частью облика зданий является фасад. В связи с этим особое значение приобретает их отделка. Облицовку зданий и сооружений возможно выполнять как в заводских, так и в построечных условиях.
Нанесение отделочных покрытий на уже построенные малоэтажные здания не вызывает трудностей. При использовании покрытий на многоэтажных зданиях необходимы специальные мероприятия, поэтому целесообразно выполнять отделку в процессе изготовления панелей наружных стен непосредственно на заводах. Помимо этого, существуют температурные ограничения - температура воздуха и объекта должна быть не менее +5С.
Отделка фасадных поверхностей элементов зданий, выполняемая в заводских условиях, позволяет снизить их стоимость и повышает качество отделочных слоёв за счет применения новых способов по механизации нанесения и крепления отделочных материалов, повышения их стойкости к режимам тепловлажностной обработки.
Предполагается, что к 2015 году доля крупнопанельного домостроения в объеме жилищного строительства возрастет до 60%. Без сборного, панельного домостроения ни одна страна в Европе, а теперь и в Азии, например, Китай, не решают в настоящее время задачу массового жилищного строительства. По сравнению с кирпичным и монолитным домостроением строительство крупнопанельных домов имеет ряд преимуществ: в 1,5-2 раза уменьшение сроков возведения домов и на 30-40% меньшая себестоимость строительства. При этом крупнопанельные жилые дома позволяют обеспечить потребности различных социальных слоев населения.
Проблеме совершенствования технологии отделки фасадных элементов зданий посвящены работы многих исследователей в области полносборного крупнопанельного домостроения. Качество отделки во многом зависит от фактуры, цвета и долговечности применяемых отделочных материалов. В последние десятилетия учеными создана широкая номенклатура декоративно-облицовочных материалов. Отделкой листовыми материалами занимались такие учёные, как Катанов Д.Д, Семёнов А.А. Декоративно-облицовочные стеклокристаллические материалы на основе вторичного сырья разрабатывали Болотова Л.Н., Данисюк И.А, Елагина М.А., Мизандронцева Н.И., Суслова Е.П., Фёдорова Л.В., Щеглова М.Д. Опыт получения и применения зернистых покрытий изложен в трудах Анцуповой С.Г., Белоусова Е.Д., Гонтарь Ю.В., Когана Г.С., Севериновой Г.В., Ярошевского Л.М. Работы Лисицына Ю.В., Максименко Л.П., Цимерманиса Ф.Х. посвящены отделке из плиточных материалов. Труды ряда ученых, а также исследования, проведенные в ОАО «ЦНИИЭП жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)» (далее - ЦНИИЭП жилища), ОАО "НИЦ "Строительство" и других организациях позволили внедрить достаточно эффективные способы индустриальной декоративной отделки изделий крупнопанельного домостроения.
Наружная фактура стеновых панелей должна обладать высокой декоративностью и долговечностью при малой стоимости и незначительных затратах ручного труда. В связи с этим в ЦНИИЭП жилища в лаборатории технологий декоративных и модифицированных бетонов с участием автора выполнялись исследования по созданию новых видов наружной отделки, которые представляют собой декоративные ковровые покрытия – ковры с применением крошки из природных и искусственных материалов, полимерного вяжущего и основы в виде геотекстиля (далее - декоративные ковры с крошкой), а также полимерцементные ковры на основе сеток (далее - ПЦ ковры).
В работе выдвинута гипотеза, что за счет применения декоративных ковров и совершенствования технологии их изготовления можно повысить качество и разнообразие отделки, снизить ее себестоимость, использовать данную технологию для отделки фасадных поверхностей как на заводах крупнопанельного домостроения, так и в построечных условиях для жилых, промышленных и общественных зданий, а также при реконструкции зданий и сооружений.
Цель работы состоит в разработке и научном обосновании технологии изготовления механизированным способом высококачественной наружной отделки в виде декоративных ковров с применением специализированного оборудования для облицовки фасадных элементов зданий, включая анализ и разработку конструктивно-технологических вариантов покрытий с учетом способа их крепления.
В работе решались следующие задачи:
-
Анализ отечественного и зарубежного опыта применения различных видов отделки фасадных элементов зданий.
-
Исследование и выбор рациональной технологии для высокопроизводительного изготовления отделочных покрытий.
-
Разработка конструктивно-технологических решений декоративных ковров.
-
Обоснование технологических требований и эффективных режимов процесса механизированного изготовления декоративных ковров с крошкой и создание опытно-промышленной установки по производству покрытий.
-
Подбор оптимальных параметров механизированного нанесения слоёв в зависимости от характеристик используемых материалов.
-
Разработка принципиальных схем производственных участков для изготовления декоративных ковров с крошкой.
Область исследования – технология отделки фасадов зданий и сооружений.
Объектом исследования является технология изготовления декоративных ковров на основе полимерцементной композиции и полимерных композиций с крошкой из природных и искусственных материалов.
Предмет исследования – определение оптимальных технологических параметров механизированного изготовления декоративных ковров с крошкой, а также физико-механических и эксплуатационных свойств покрытий.
Границы исследования – изготовление декоративных ковров для заводской отделки фасадных элементов зданий, для индивидуального строительства, для облицовки интерьеров, а также при реконструкции зданий и сооружений.
Методика работы основана на проведении аналитических, расчетных и экспериментальных исследований, включающих:
- аналитическое обобщение литературных источников, включая нормативную базу;
- лабораторные эксперименты на мелкоразмерных образцах;
- опытные исследования на специализированной установке с применением математического планирования экспериментов;
- исследование физико-механических характеристик декоративных ковров и составляющих их материалов;
- экспериментальное проведение отделки натурных образцов фасадных панелей декоративными коврами.
Достоверность полученных результатов основана на проведении комплекса лабораторных и производственных исследований декоративных ковров с применением методов математического планирования экспериментов и проверкой их результатов на натурных образцах железобетонных изделий.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Проанализированы и сформулированы требования, предъявляемые к декоративным ковровым покрытиям: архитектурные, физико-механические, конструктивно-технологические, эксплуатационные и экономические.
-
Обоснованы технологические возможности получения высококачественных декоративных покрытий на разработанной специализированной установке.
-
Определены конструктивно-технологические решения ковровых покрытий в зависимости от способа их крепления.
-
Изучены и установлены технологические параметры механизированного изготовления декоративных ковров с крошкой, а также выявлены наиболее значимые из них.
-
В результате исследования сформулированы основные принципы организации производства по изготовлению различных вариантов декоративных ковров с крошкой на специализированных производственных участках для соответствующих способов их применения.
На защиту выносятся основные научные положения:
-
Конструктивно-технологические решения декоративных ковров с разным количеством слоёв в зависимости от способа крепления ковров.
-
Технология получения высококачественных декоративных покрытий на разработанном специализированном оборудовании.
-
Принципы организации технологических участков по производству декоративных ковров с крошкой для различных способов их применения.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
1. Созданы технологии изготовления декоративных ковровых покрытий для отделки фасадных элементов зданий с применением как природных, так и искусственных материалов, которые позволяют обеспечить высокое качество облицовки, использовать декоративные ковры для заводской отделки фасадных элементов и в построечных условиях.
2. Определены оптимальные физико-механические характеристики ковровых покрытий для эксплуатации их в составе фасадных элементов зданий.
3. Разработана специализированная формовочная установка для нанесения слоёв декоративного ковра с крошкой и рекомендованы ее оптимальные технологические параметры.
4. Предложены технологические схемы изготовления декоративных ковров с крошкой на специализированных участках в составе производственных линий.
5. Результаты работы в дальнейшем могут быть использованы для разработки технологического регламента на изготовление декоративных ковров с крошкой на специализированных производственных участках.
Апробация работы. Основные положения и выводы диссертации изложены автором в докладах, выступлениях и в материалах республиканских и международных научно-практических конференций: Межрегиональной научно-практической конференции «Инновационное развитие, модернизация и реконструкция объектов ЖКХ в современных условиях» (Республика Хакасия, г. Абакан, 2010 г.); I Международной научно-практической конференции «Модернизация крупнопанельного домостроения – локомотив строительства жилья экономического класса» (г. Москва, 2011 г.); II Международной научно-практической конференции «Возрождение крупнопанельного домостроения в России» (г. Москва, 2012 г.).
Публикации. Основные результаты проведенной работы опубликованы в 12 печатных трудах, из них 4 по теме диссертационной работы, в том числе 4 – в научных изданиях, соответствующих перечню, указанному в положении о порядке присуждения ученых степеней, включая один патент на изобретение.
Внедрение результатов. В ЦНИИЭП жилища в лаборатории технологий декоративных и модифицированных бетонов было изготовлено 6 декоративных ковров с крошкой, которые использовались в дальнейшем при производстве опытной партии - 3-х панелей ограждения лоджий (ОЛ-4) серии ГМС 2001, изготовленных на Перовском комбинате строительных материалов, находящихся в настоящее время в качестве выставочных образцов на Бескудниковском комбинате строительных материалов.
Научно-производственной компанией "Фарболат" на опытно-промышленной установке, спроектированной в ЦНИИЭП жилища, была изготовлена партия декоративных ковров с крошкой общей площадью 180 м2 для последующей отделки стеновых панелей.
Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованной литературы, состоящего из 122-х наименований, и 4-х приложений. Работа содержит 144 страницы основного текста и 19 страниц приложений, включая 32 рисунка, 23 таблицы.
