Г.И. ЧЕРНОУСЕНКО, член Академии строительства Украины, представитель ООО «Композит XXI век» в ЮФО РФ и Украине, сотрудник НПО «Стройтехавтоматика»
Автор статьи представляет модель расчета интегрального показателя эффективности строительных технологий по параметру ЦКВ «цена – качество – время выполнения работ по выбранной технологии». С этих позиций представлены результаты использования в экспериментальном строительстве нового «иерархического подхода» и инновационных строительных материалов и технологий с целью обеспечения высокого уровня эксплуатационных параметров различных объектов при значительном снижении затрат на их создание, в сравнении с традиционными технологиями строительства.
Повышение качества строительной продукции – это сложный и длительный процесс. Сложность определяется не только большим набором различных условий, влияющих при создании объектов строительства, но и не менее значимым набором факторов, проявляющихся в процессе эксплуатации. Понятие качества объектов, как интегральное сочетание эксплуатационных параметров, формируется на этапах проектирования и последующего строительства с учетом природно-климатических условий, функциональных особенностей, а также реально существующих и имеющихся в наличии материально-сырьевых, технических, технологических, трудовых, временных и финансовых ресурсов.
Очевидно, что задачу проектирования и строительства любого объекта при воздействии большого числа противоречивых факторов следует решать как минимально максимальную, то есть при минимальном наборе ресурсов достигать максимально возможного уровня качества. В реальной практике проектировшики и строители реализуют эти принципы. Но следует признать, что достигаемый уровень затрат, отраженный в денежном исчислении, и фактический уровень качества различных объектов оставляют желать лучшего.
Автор предлагает новые подходы к решению этой традиционной задачи. Суть их состоит в использовании «иерархического подхода» при расчете эксплуатационных параметров каждого объекта. В вершину такой иерархии может быть положен один из ключевых эксплуатационных параметров, например, долговечность объекта. Под него далее осуществляется расчет несущих элементов в требуемом диапазоне статических (постоянных) и динамических (переменных, периодических, импульсных) нагрузок. Этот диапазон определяется, прежде всего, из природно-климатических особенностей региона (несущая способность грунтов, сейсмоопасность, ветровая и снеговая нагрузка, сезонный и суточный перепад температур и влажности и др.) и может быть сформулирован в кратности превышения требуемых значений прочности несущих элементов зданий и сооружений над фактическими расчетными значениями нагрузок. Для реализации такого подхода в проектировании необходимы новые модели и методики расчета, так как традиционный подход базируется на использовании существующей нормативной базы и сертификации применяемых строительнвх материалов и конструкций на соответствие рекомендуемым типовым проектно-конструкторским решениям.
Следующий этап проектирования объектов должен дать набор эксплуатационных параметров в диапазоне значений, близких к оптимальному. К ним относятся теплозащита ограждающих элементов, звукоизоляция, паропроницаемость, морозостойкость, огнестойкость, пожаробезопасность и другие из набора тех параметров, которые наиболее значимы для того или иного элемента проектируемого объекта, так как именно они должны обеспечить заданные ранее параметры конструкционной надежности и долговечности.
После выбора одного или нескольких вариантов таких параметров и ранжирования их по приоритетности следует приступать к выбору технологий исполнения отдельных элементов зданий и сооружений (монолитный, сборно-монолитный, монтаж из крупногабаритных издений и конструкций, сборка из мелкоштучных материалов и др.). А из выбранных технологий определяется набор строительных материалов, реально доступных для подрядной организации. И уже на этом этапе возможна оптимизация по параметрам времени исполнения отдельных видов работ и финансовых ресурсов, необходимых для этого. Без учета этих временных и финансовых ограничений, определяемых на основе эксперных оценок, но лучше хотя бы по простейшим сметным расчетам, невозможно приступать к тендерам и оформлению подрядных договоров. После подписания договора подрядная строительная организация занимается оптимизацией процесса возведения объекта на основе планов организации строительства (ПОС) и производства работ (ППР). В них учитывается техническая и технологическая оснащенность организации, количество и квалификация рабочих кадров и специалистов, график финансирования, сезонные ограничения на выполнение различных видов работ и многое другое. Позитивной для оптимизации процесса строительства может быть возможность замены материалов и технологий исполнения, если она предусматривается в проекте. Безусловно, такая вариативность может повлечь за собой дополнительные затраты времени и финансовых средств на испытания и сертификацию новых материалов и технологий. Иначе для подрядчиков со стороны надзорных органов, представителей заказчика и инвесторов возникнут сложные проблемы.
Все строители нуждаются в таких новшествах, которые снижают уровень затрат тех или иных ресурсов. Если к этим преимуществам инновации добавляются повышение качества отдельных работ и объекта в целом, рост производительности труда; компенсируется отсутствие сетей водо- и электроснабжения; минимизируются зависимость от погодных и природно-климатических сложностей, а также неудобства, связанные с расположением стройплощадки за водной преградой, на крутом склоне или в лесном массиве без возможности на вырубку в заповедной зоне и множество других препятствий, то в таких инновациях заинтересованы очень многие участники строительного рынка.
Предполагаю, что для строителей этот перечень покажется или бредом автора, или нереальной сказкой. Но именно для таких нештатных ситуаций разработкой новых строительных материалов, технических комплексов, проектно-конструкторских и технологических решений автор занимается более 30-ти лет. Основой для них стали результаты опытно-экспериментального строительства нескольких сотен объектов различного назначения в разных регионах России и Украины. Эти иннновации заявлены в рамках строительной системы «Монопор», исходный патент на которую зарегистрирован за Воронежским ГАСУ. Имеется большое число публикаций с информацией по результатам возведения и эксплуатации экспериментальных объектов. Разработаны даже первые региональные нормативные документы для Санкт-Петербурга и Ленинградской области (ТУ 5745-001-72428716-2005 и РМД), которые могут считаться базовыми для их совершенствования, или разработки аналогичные для других природно-климатических регионов.
Изложенный выше «иерархический подход» дополняется важнейшим механизмом его реализации. А именно разработкой оптимальных составов и рецептур мелкозернистых поризованных смесей на минеральных вяжущих, которые обеспечивают реализацию любой выбранной технологии исполнения всех элементов зданий и сооружений с запроектированными значениями эксплуатационных параметров (по результатам 3-го этапа).
Таким образом, автор заявляет о наличии на строительном рынке универсального строительного материала – мелкозернистого поризованного бетона, способного конкурировать со всеми существующими строительными материалами природного и искусственного происхождения. Его универсальность проявляется прежде всего в возможности производить полный набор общестроительных работ на объектах любого назначения, а также широкий перечень отделочных и ремонтно-восстановительных работ. К тому же он пригоден как для вариантов мололитного строительства, так и для производства штучных строительных материалов и конструкций, малых форм, скульптур, панелей для забора, колодцевых колец, подпорных стен и других способов укрепления подвижных склонов, береговых укреплений и многого другого. Широкий диапазон плотности смесей (от 200 до 2000 кг/м3) за счет вариаций расхода вяжущего и мелкозернистых минеральных заполнителей, а также модификаций базового состава наполнителями (фибра, клей ПВА, латексы, жидкое стекло, микрокремнезем, фуррелены и др.) позволяют обеспечивать в смесях требуемые технологические свойства (подвижность, однородность структуры). Они же придают готовым элементам зданий и сооружений оптимальные значения эксплуатационных параметров. К тому же на объектах малой и средней этажности можно обходиться без крановой техники и других подъемных механизмов. Можно сократить технологическую цепочку превращения исходного сырья (цемент, песок, вода, воздух, химдобавка, фибра, модификаторы и т.д.) в готовые элементы зданий и сооружений до длины подающего шланга (пожарного рукава), от смесителя до места укладки или формовки смеси.
Отмечу, что для определенного перечня объектов требования к качеству исходного сырья могут быть невысокими:
– цемент (гипс) низкомарочный или утративший заявленную активность от длительного хранения;
– песок или отсев горных пород можно использовать мелкодисперстный и даже с примесью глинистых до 20%;
– воду можно применять из любого источника, даже морскую.
Но при всем при этом смеси сохраняют пассивирующие свойства к стальной арматуре, высокую адгезию к любым материалам, длительные периоды набора прочности, что обеспечивает превышение в разы расчетных значений прочности, зарастание усадочных и контракционных микротрещин, а также самые высокие значения морозостойкости (F>300), влагопроницаемости (W12), термостойкости и др.
Накоплен многолетний практический опыт заливки поризованных смесей различной плотности в опалубочные системы из металла, ОСП, фанеры, пластика при пониженных и отрицательных температурах без применения противоморозных добавок и специального ухода за свежезалитыми массивами бетона. Результаты оказались успешными, дефекты структуры допустимыми и можно смело утверждать, что «криотехнологии» в монолитном строительстве на основе мелкозернистых поризованных бетонов состоялись. Для широкого использования этих криотехнологий необходимо теперь определить допустимые границы их применения. Конкретизировать такие задачи и профинансировать необходимые исследования могут только заинтересованные заказчики и инвесторы по программам строительства в Арктических регионах.
Подчеркиваю как факт то, что могут называть «нереальной сказкой» является достижимой реальностью. Конечно же, это заявление требует дополнительных испытаний, специальных исследований, обязательной сертификации на соответствие значениям эксплуатационных параметров, рассчитанных в проектах. Но уже существует огромное количество доказательств в виде реальных объектов, построенных с использованием мелкозернистых поризованных бетонов по технологиям системы «Монопор». Некоторые из перспективных материаловедческих и технологических эффектов, выявленные автором на стройполщадках, подтверждены диссертационными исследованиями по тематике ячеистых бетонов в ряде научных школ.
Автор отдает себе отчет в том, что «экспериментальная тропа», по которой он идет уже много лет далеко не всем «по должности и по карману». Дополнительные риски никому не нужны, с ними на стройплощадке «шутки плохи». Но реалии жизни уже сейчас вынуждают отдельных строителей брать на себя посильную ношу ответственности и последовательно изучать, осваивать и применять наработанные автором и проверенные временем инновационные решения. Если много объектов построено, эффективно эксплуатируется, следовательно, новые строительные материалы и технологии их применения состоялись. Их можно рассматривать как один из реальных вариантов разрешения противоречий между качеством объектов строительства и затратами на их создание.
Библиографический список:
1. Черноусенко Г.И. Эффективность опытно-экспериментального строительства с применением инновационных технологий // Научный вестник. Серия: Экономика, организация и управление в строительстве. Вып.3. Воронеж, 2005. С.120-124
2. Черноусенко Г.И. Особенности твердения поризованного мелкозернистого бетона при отрицательных температурах. Новые исследования в материаловедении и экологии // Сборник научных статей Вып.5. СПб, 2005. С.84-87
3. Черноусенко Г.И. Криотехнологии поризованных мелкозернистых бетонов // Популярное бетоноведение. 2007. №2. С.65-67
4. Перцев В.Т. Черноусенко Г.И. Ообенности рецептуры поризованных бетонов //Технологии бетонов. 2009. №4 С.74-75
5. Черноусенко Г.И. Принципы конструирования, изготовления и эксплуатации смесителей для производства поризованных бетонов //Горные строительные дорожные и мелиоративные машины. Всеукраинский сборник научных трудов. Вып.83. Киев, 2014. С. 55-60
6. Черноусенко Г.И. Методика оценки экономической эффективности строительных технологий // Научный вестник. Серия «Экономика, организация и управления в строительстве». Вып.1, Воронеж, 2003. С. 170-173.
