Введение к работе
Актуальность темы. В мировой практике ресурсо- и энергосбережение стало решающим источником удовлетворения возрастающих потребностей в сырье, материалах, топливе и энергии. За счет этого источника в США, Канаде, ряде стран Европы достигается более четверти прироста национального дохода и покрывается до 70 - 80% роста потребностей в топливе и энергии.
Снижение расхода топлива и энергии в строительстве связано с повышением уровня тепловой защиты зданий, с совершенствованием ограждающих конструкций и объемно-планировочных решений, совершенствованием систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, правильным выбором ориентации зданий и их взаимного расположения в зависимости от климатических условий района строительства.
Практика строительства зданий разного назначения в бывшем СССР и России до последнего времени была ориентирована на предельное удешевление первоначальных затрат и фактически не увязывалась с эксплуатационными затратами, и, в частности, с энергозатратами на отопление. Это привело к тому, что по уровню теплозащиты ограждающих конструкций и по удельным затратам на отопление характеристики зданий в отечественной практике сегодня оказались хуже зарубежных аналогов в 3 - 4 раза.
Настоящая работа посвящена разработке эффективных конструкционных стеновых материалов и решений на их основе многослойных наружных стен зданий с уровнем сопротивления теплопередаче, удовлетворяющим новые общероссийские нормативы по теплозащите ограждающих конструкций зданий для условий Республики Башкортостан и соседних с ней регионов.
Работа выполнена в соответствии с постановлением Минстроя Российской Федерации от 11.08.95 г. № 18-81 о принятии Изменения № 3 СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника", постановлением Госстроя Республики Башкортостан по ре&'шзации Программы внедрения повышенных требований к теплозащите ограждающих конструкций зданий на территории республики от 25.01.96 г. и в соответствии с целевой программой ресурсо- и энергосбережения в строительном комплексе на. 1996 - 2000 гг., принятой Кабинетом Министров Республики Башкортостан.
Цель работы состоит в разработке эффективных конструкционных стеновых материалов и решений на их основе теплоэффективных многослойных наружных стен зданий с уровнем термосопротивления, в 3 - 5 раз превосходящим этот показатель у традиционных монослойных кирпичных и панельных стен.
Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:
1. Разработка предложений по реализации новых российских нормати-
вов - Изменения № 3 СНиП П-3-79 "Строительная теплотехника" - по теплозащите стеновых ограждающих конструкций зданий на основе использования новых и традиционных мелкоштучных стеновых материалов в условиях Республики Башкортостан.
-
Оптимизация технологии производства и комплексные исследования нового стенового материала - высокопустотных бетонных блоков, производимых на вибропрессовом оборудовании.
-
Разработка оптимальных решений теплоэффективных трехслойных стен для малоэтажных, повышенной этажности и высотных зданий на основе новых и традиционных стеновых материалов.
-
Разработка нормативной документации по технологии производства вибропрессованных бетонных стеновых изделий и по техническим решениям и расчету несущей способности трехслойных стен на их основе.
-
Апробация разработанных технических решений при проектировании и строительстве зданий с новым уровнем теплозащиты ограждающих конструкций в условиях Республики Башкортостан.
Научная новизна.
-
Применительно к вибропрессовой технологии производства бетонных изделий разработаны составы среднезернистых бетонных смесей для получения бетонов классов по прочности на сжатие до В 50 с пониженным расходом цемента на 30 - 40 % по отношению к традиционным технологиям уплотнения смесей.
-
Исследован комплекс физико-механических характеристик эффективных по расходу цемента вибропрессовапиых бетонов, изделий и кладок на их основе.
-
Предложено теоретическое описание поведения при нагружен ни композитного элемента, включающего высокопустотный бетонный -блок и бетон омоноличивания пустот, на основании которого разработана методика расчета несущей способности стен из виоролрессованных высокопустотных бетонных блоков с внутренним каркасом.
-
Исследована эффективность применения блоков с пустотностью до 70 % в кладках наружных стен зданий по критериям материалоемкости и энергоемкости.
-
Получена теоретическая оценка эффективности использования утеплителей в наружных стенах по вариантам непрерывного теплоизоляционного экрана и заполнения пустот блоков.
Практическое значение работы заключается в решении в масштабах региона (Республика Башкортостан) задачи реализации новых российских нормативов (Изменение № 3 СНиП П-3-79 "Строительная теплотехника")
по теплозащите стеновых ограждающих конструкций зданий. На основе новых эффективных мелкоштучных стеновых материалов и традиционного кирпича разработан пакет нормативных документов, обеспечивающий проектирование и строительство жилых, гражданских и промышленных зданий с уровнем сопротивления теплопередаче наружных стен 2,5 - 5 м "С/Вт, т.е. в 3 - 5 раз выше этого показателя для традиционных монослойных кирпичных и панельных стен. Пакет документов, включающий 5 альбомов, утвержденных и введенных в действие Госстроем Республики Башкортостан в 1995-1997 гг., в настоящее время используется всеми проектными институтами и организациями в республике.
Реализация технических решений теплоэффективных стен позволит сократить расход топлива по жилым домам в объеме до 25 кг у.т. на 1 м2 общей площади в год.
Для СП "Берлек", СП "Интерстройсервис" (г.Уфа), СРФП ООО "Стронег-АССИ" (г.Нефтекамск) разработаны технические условия на вибропрессованные бетонные изделия, по которым эти предприятия произвели в 1995-1997 гг. продукцию в объеме свыше 100 млн. шт. условного кирпича.
Разработаны, утверждены Госстроем РБ и используются проектными организациями "Рекомендации по назначению расчетных сопротивлений кладки из вибропрессованных бетонных изделий, изготавливаемых на оборудовании фирмы "Besser".
Реализация работы. Уфимским государственным нефтяным техническим университетом, БашНИИстроем, институтами КПД-лроект, Уфаарх-проект, Башгражданпроект с участием автора на основе разработанной нормативной документации запроектирована серия 3-12-этажных жилых домов и других гражданских зданий с теплоэффектишшми стенами в соответствии с новыми нормами по теплозащите, втом числе несколько жилых 9-этажных домов по ул. Адмирала Макарова (г. Уфа) общей площадью 14000 м2.
На стадии завершения находится проектирование 15-этажного жилого дома в квартале № 380 в г.Уфе с применением в трехслойной наружной стене вибропрессованных бетонных блоков марок по прочности на сжатие 300 -400. Данный квартал в центре города Уфы (с общей площадью квартир 45000 м2 и 15000 м2 офисных и торговых помещений) по решению администрации г. Уфы будет полностью запроектирован и построен с использованием вибропрессованных бетонных блоков и трехслойных наружных стен на их основе согласно разработанной нормативной документации. Работа по проектированию начата институтом КПД-проект, БашНИИстроем и УГНТУ с участием автора в мае 1997 г.
С применением вибропрессованных бетонных блоков в 1996-1997 гг.
введены в эксплуатацию или достраиваются в настоящее время 7-этажные жилые дома в г. Уфе в микрорайоне Сипайлово (№21, 22, 23), 11-12-этажные дома по ул. Дорофеева, 3-этажное здание международного сектора уфимского аэропорта, несколько 3-этажных коттеджей в Нефтекамске и др. На защиту выносятся:
оптимизация технологии производства и результаты комплексных исследований нового стенового материала - высокопустотных вибропрессованных бетонных блоков;
методика расчета несущей способности стен на основе вибропрессованных высокопустотных бетонных блоков;
технические решения теплоэффективных трехслойных стен для малоэтажных, среднеэтажных и высотных зданий на основе новых для условий России и традиционных стеновых материалов.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Уфимского государственного нефтяного технического университета (г.Уфа, 1995, 1996, 1997 гг.); всероссийской научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России" (г.Уфа, 1995 г.); международной научно-технической конференции "Современные проблемы строительного материаловедения" (г.Казань, 1996 г.); международной научно-технической конференции "Газ. Нефть - 96" (г.Уфа, 1996 г.); международном научно-техническом семинаре "Архитектура, строительство, коммунальное хозяйство - 97" (г.Уфа, 1997 г.); международной конференции "Промышленность стройматериалов и строй-индустрия, энерго- и ресурсосбережение в условиях рыночных отношений" (г.Белгород, 1997 г.).
По основным результатам исследований опубликовано 14 статей и тезисов докладов, выпущены пять альбомов технических решений теплоэффективных конструкций стен и два технических условия.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, основных выводов, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 198 страницах машинописного текста, включая 29 иллюстраций и 38 таблиц, содержит 3 приложения. Список использованных источников включает 103 наименования.
