CC BY
169
Технология и организация строительного производства
УДК 699.8
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ САМОУПЛОТНЯЮЩИХСЯ БЕТОНОВ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ МОНОЛИТНЫХ ЗДАНИЙ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ
К.М. Мозгалёв, С.Г. Головнев, Д.А. Мозгалёва
Статья посвящена обоснованию эффективности применения самоуплотняющихся бетонов при возведении монолитных зданий в зимних условиях. По результатам проведенных исследований сделан вывод об эффективности применения самоуплотняющихся бетонов в зимних условиях по сравнению с обычными вибрированными бетонами.
Ключевые слова: самоуплотняющийся бетон, монолитные конструкции, зимние условия, технико-экономическая эффективность.
В России, как и во многих развитых зарубежных странах, наблюдается непрерывный рост объемов строительства из монолитного бетона и железобетона. С каждым днем становится все более очевидно, что возведение зданий и сооружений из монолитного бетона и железобетона является одним из основных трендов развития промышленного и гражданского строительства.
С целью повышения технико-экономической эффективности инвестиционных строительных проектов, а также обеспечения ускоренных сроков ввода в эксплуатацию объектов капитального строительства появляется необходимость круглогодичного производства работ, в том числе в экстремальных условиях. Несомненно, что это приводит к резкому увеличению объемов зимнего бетонирования.
Благодаря многочисленным исследованиям, проведенным в СССР и России учеными Арбенье-вым А.С., Гнырей А.И., Киреенко И.А., Краснов-ским Б.М., Крыловым Б.А., Мироновым С.А., Скрамтаевым Б.Г. и другими, заложена методическая основа для разработки организационнотехнологических решений ведения работ в условиях отрицательных температур.
При этом под организационно-технологическими решениями понимаются решения по организации строительного производства и технологии строительно-монтажных работ, принятые в организационно-технологической документации.
За последние десятилетия в технологии возведения монолитных железобетонных зданий и сооружений произошли существенные изменения. В частности, широкое распространение бетонных смесей, модифицированных различными добавками, позволило разрабатывать современные ресурсосберегающие экономически эффективные орга-
низационно-технологические решения возведения монолитных зданий в зимних условиях.
Особый интерес представляют самоуплотняющиеся бетоны, которые около десяти лет успешно применяются на строительных объектах развитых зарубежных стран и если не сегодня, то завтра появятся и на стройках нашей страны. Самоуплотняющийся бетон - это бетон из смесей, способных без воздействия на них дополнительной внешней энергии самостоятельно под собственным весом растекаться, сохраняя свою однородность, а также гарантируя полное уплотнение, заполнение опалубочной формы и инкапсуляцию всех арматурных стержней и закладных деталей. Такой бетон имеет преимущества для каждого из участников строительного процесса.
Для инвестора, застройщика, технического заказчика:
- высокие параметры качества и надежности монолитных железобетонных конструкций каркаса здания за счет оптимального соотношения показателей удобоукладываемости бетонной смеси и прочностных характеристик бетона;
- улучшенные показатели экономической эффективности инвестиционного строительного проекта за счет уменьшения стоимости бетонных работ и сокращения сроков строительства.
Для лица, осуществляющего подготовку проектной документации (проектировщика):
- возможность проектирования монолитных железобетонных конструкций, имеющих разнообразные геометрические формы за счет улучшения показателей удобоукладываемости бетонной смеси;
- уменьшение массивности монолитных железобетонных конструкций за счет увеличения прочностных характеристик бетона.
Технология и организация строительного производства
Для лица, осуществляющего строительство (генерального подрядчика, подрядчика, субподрядчика):
- снижение трудоемкости процесса укладки бетонной смеси в опалубку за счет упрощения технологического процесса бетонных работ;
- значительное снижение уровня шума и вибрации, негативно воздействующих на организм человека, при производстве бетонных работ за счет исключения процесса принудительного уплотнения бетонной смеси.
На протяжении более 50 лет одним из основных направлений научно-исследовательской деятельности кафедры «Технология строительного производства» Южно-Уральского государственного университета (национального исследовательского университета) является разработка интенсивных технологий зимнего бетонирования [1]. Начиная с 2010 года, на кафедре выполняются экспериментальные исследования, необходимые для разработки современных научно обоснованных и экономически эффективных организационно-технологических решений, основанных на использовании самоуплотняющихся бетонных смесей при возведении монолитных зданий в зимних условиях [2].
По результатам экспериментального исследования влияния отрицательных температур на физико-механические свойства и структуру самоуплотняющихся бетонов были получены значения минимально допустимой («критической») прочности таких бетонов к моменту замораживания в зависимости от класса по прочности на сжатие или величины проектной прочности (табл. 1).
Под критической прочностью бетона подразумевается такая прочность бетона, после достижения которой замораживание уже не вносит не-
обратимых нарушений в структуру бетона, а замороженный бетон после оттаивания набирает проектную прочность (прочность бетона в возрасте 28 суток, не подвергавшегося замораживанию).
Экспериментально полученное снижение величины минимально допустимой («критической») прочности к моменту замораживания самоуплотняющихся бетонов по сравнению с обычными вибрированными бетонами аналогичного класса по прочности на сжатие объясняется их высокой плотностью и низкой капиллярной пористостью.
На основании анализа результатов проведенных исследований и практического опыта применения самоуплотняющихся бетонов при возведении монолитных зданий различных архитектурнопланировочных решений, функционального назначения и этажности, можно сделать вывод, что применение самоуплотняющихся бетонов при возведении монолитных зданий в зимних условиях позволяет существенно сократить время термообработки, значительно экономя материальные, трудовые, энергетические и финансовые ресурсы (табл. 2).
Очевидно, что принятие конкретных организационно-технологических решений происходит после сравнительной оценки технико-экономических показателей. Поскольку основные организационно-технологические решения напрямую связаны с вложениями денежных средств, то в большинстве случаев они принимаются инвестором, застройщиком или техническим заказчиком в процессе строительства или на этапе подготовки проектной документации.
Поскольку применение самоуплотняющихся бетонов при возведении монолитных конструкций в зимних условиях сопровождается увеличением стоимости бетонной смеси с одновремен-
Таблица 1
Минимально допустимая («критическая») прочность бетонов из самоуплотняющихся смесей к моменту замораживания
Класс бетона по прочности на сжатие Проектная прочность бетона Rпр, МПа Минимально допустимая («критическая») прочность к моменту замораживания, % от Rпр
В30 42-44 не менее 20
В35 45-50 не менее 18
В40 51-54 не менее 17
Таблица 2
Сравнительные показатели применения самоуплотняющихся бетонов в зимних условиях
№ п/п Показатель (для бетонных работ) Изменение показателя применительно для самоуплотняющегося бетона по сравнению с обычным вибрированным бетоном
1 Продолжительность уменьшение на 15-20 %
2 Трудоемкость уменьшение на 15-20 %
3 Стоимость материалов увеличение на 18-23 %
4 Заработная плата уменьшение на 17-22 %
5 Эксплуатация машин уменьшение на 10-15 %
6 Постоянные затраты увеличение на 15-20 %
ным уменьшением стоимости бетонных работ за счёт снижения трудоемкости бетонных работ, следовательно эффект возможно достичь за счет сокращения сроков строительства. Исходя из этого, а также из того, что значительная продолжительность осуществляемых организационнотехнологических решений приводит к экономической неравноценности возникающих в процессе реализации инвестиционно-строительного проекта затрат и доходов, провести количественную сравнительную оценку эффективности возможно исключительно с учетом фактора времени, то есть дисконтирования - приведения разновременных финансовых потоков к определенному моменту времени.
Для оценки эффективности организационнотехнологических решений разработана методика сравнительной технико-экономической оценки на основе моделирования инвестиционных строительных проектов (рис. 1).
Для оценки организационно-технологических решений приняты следующие основные техникоэкономические показатели [3]:
- продолжительность строительства - срок производства строительных работ;
- трудоемкость строительства - затраты труда на производство единицы продукции;
- период окупаемости - период времени, необходимый для того, чтобы доходы, генерируемые инвестициями, покрыли затраты на инвестиции;
- чистый дисконтированный доход - это сумма дисконтированных значений денежных потоков, приведенных к сегодняшнему дню.
- индекс прибыльности - отношение приведенной стоимости будущих денежных потоков от реализации инвестиционного проекта к приведенной стоимости первоначальных инвестиций.
Практическая реализация разработанной методики в большинстве случаев возможна только посредством создания компьютерных имитационных моделей инвестиционно-строительных проектов с использованием современных систем управления проектами. На российском рынке в настоя-
щее время наиболее популярными являются следующие программные комплексы: Project Expert, Microsoft Project, Spider Project, Primavera. Безусловно, каждый имеет свои достоинства и недостатки. По результатам анализа каждого, был сделан вывод, что для наиболее качественной, полной и всесторонней оценки технико-экономической эффективности организационно-технологических решений удобен программный комплекс Project Expert, имеющий ряд преимуществ, таких как: возможность моделирования налоговых платежей, финансирования в ходе реализации проекта, визуализации денежных потоков для оценки финансовой реализуемости проекта и так далее.
Оценка эффективности применения самоуплотняющихся бетонов выполнена на примере 10-этажного монолитного жилого дома в городе Челябинске. Для этого разработаны компьютерные имитационные модели инвестиционных строительных проектов в программном комплексе Project Expert с учетом применения самоуплотняющегося бетона (рис. 2, а) и обычного виб-рированного бетона (рис. 2, б) и рассчитаны показатели технико-экономической эффективности (рис. 3).
Анализируя данные, представленные на рис. 3, можно сделать вывод, что применение самоуплотняющихся бетонов в зимних условиях по сравнению с обычными вибрированными бетонами, несмотря на их сравнительно высокую стоимость, позволяют улучшить основные показатели технико-экономической эффективности инвестиционных строительных проектов, а именно: уменьшить сроки и трудоемкость строительства на 16 %, уменьшить период окупаемости на 14 %, увеличить чистый дисконтированный доход на 15 %, увеличить индекс прибыльности на 7 %. Это происходит за счет уменьшения сроков реализации инвестиционных строительных проектов, постоянных издержек строительства и более ранних поступлений притоков денежных средств от продажи квартир с учетом финансовой реализуемости инвестиционного строительного проекта.
Моделирование организационнотехнологических решений инвестиционных строительных проектов с учётом различных технологий р Оценка финансовой реализуемости инвестиционных строительных проектов
> Г > Г
Моделирование экономических решений инвестиционных строительных проектов Оценка показателей эффективности инвестиционных строительных проектов
Выбор эффективных технологий
Рис. 1. Схема оценки технико-экономической эффективности организационно-технологических решений
Технология и организация строительного производства
I ? Строительство 10-ти этажного жилого дома - Project Expert * - [Календарный план] »»■)!
^ Проект Обмен Редактирование Вид Этапы Результаты Сервис Окно Справка . в X
він ^в-н^а цг1Ъ
Наименование этапа
Длит-ть Дата начала Дата окончания Стоимость (руб.)
Й Стро нтель ств о мон олитн ого дома из са м оуплотн яю щегося 6 етон а| 427 01.07.2013 31.08.2014
э Подготовительные работы 15 01.07.2013 15.07.2013
5 Зв МП иные работы 25 01.07.2013 25.07.2013
1 Утрой СТВ 0 фундаментов 41 26.07.2013 04.09.2013
1 Устройство несущих и ограждающих конструкций 250 05.0Э.2013 12.05.2014
1 Устр ойство си стем инженерно-технического обепечения 50 13.05.2014 01.07.2014
з Устр ойство сете й и нжен е рн о-технич ес ко го о бес печен ия 40 13.05.2014 21.06.2014
э Отделочные работы 61 02.07.2014 31.08.2014
э Благоустройство территории 20 22.06.2014 11.07.2014
5 Реализация квартир 365 13.05.2014 12.05.2015
2015
Iі- |2».-І3.. Hi
2230401 12661 92
If
Рис. 2. Компьютерные имитационные модели инвестиционных строительных проектов: а - с применением самоуплотняющегося бетона; б - с применение обычного вибрированного бетона
^£5 Эффективность инвестиций ВИ і®
Длительность проекта: 24 мес. Период расчета: 24 мес. Справка |
Показатель Рубли Доллар
► Ставка дисконтирования, % 17,00 10,00
Период окупаемости - РВ, мес. 18 18
Дисконтированный период окупаемости • ОРВ, мес. 19 1В
Средняя норма рентабельности - АРИЗ. % 03,07 03,71
Чистый приведенный донод - НРУ 40 742 525 2 123 937
Индекс прибыльности ■ Р1 1,45 1,67
Внутренняя норма рентабельности - 1ПП, % 70,04 76,14
Модифицированная внутренняя норма рентабельности - М1ВИ. % 40,09 29,39
tftn Эффективность инвестиций ЕВН
I Длительность проекта: 24 мес.
Период расчета: 24 мес. Справка |
Показатель Рубли Доллар
► Ставка дисконтирования, % 17,00 10,00
Период окупаемости - РВ, мес. 21 21
Дисконтированный период окупаемости - ОРВ, мес. 21 21
Средняя норма рентабельности - А1-11-1, % 78,99 79,02
Чистый приведенный доход - МРУ 34 093 321 2 072 249
Индекс прибыльности - РІ 1,34 1,58
Внутренняя норма рентабельности - 1ИР, % 55,43 55,49
Модифицированная внутренняя норма рентабельности - МІИЯ, % 34,74 25,71
а) б)
Рис. 3. Показатели технико-экономической эффективности инвестиционных строительных проектов: а - с применением самоуплотняющегося бетона; б - с применением обычного вибрированного бетона
Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод об эффективности применения самоуплотняющихся бетонов по сравнению с обычными вибрированными бетонами при возведении монолитных зданий в зимних условиях.
Литература
1. Головнев, С.Г. Технология зимнего бетонирования. Оптимизация параметров и выбор мето-
дов / С.Г. Головнев. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1999. - 156 с.
2. Мозгалёв, К.М. Самоуплотняющиеся бетоны: возможности применения и свойства /
К.М. Мозгалёв, С.Г. Головнев // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. - 2011. -Вып. 4. - С. 70-74.
3. Мазур, И.И. Управление проектами: учебное пособие / И.И. Мазур, В.Д. Шапиро, Н.Г. Оль-дерогге. - М.: Омега-Л, 2004. - 664 с.
Мозгалёв Кирилл Михайлович, ассистент кафедры «Технология строительного производства», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск) , [email protected].
Головнев Станислав Георгиевич, доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Российской академии архитектуры и строительных наук, заведующий кафедрой «Технология строительного производства», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск), [email protected].
Мозгалёва Дарья Андреевна, магистрант кафедры «Технология строительного производства», Южно-Уральский государственный университет (Челябинск), [email protected].
Поступила в редакцию 13 сентября 2013 г.
Bulletin of the South Ural State University Series “Construction Engineering and Architecture” _______________________2014, vol. 14, no. 1, pp. 33-37
EFFICIENCY OF SELF-COMPACTING CONCRETE USE DURING THE CONSTRUCTION OF MONOLITHIC BUILDINGS IN WINTER CONDITIONS
K.M. Mozgalev, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected] S.G. Golovnev, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected] D.A. Mozgaleva, South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation, [email protected]
The article is devoted to the justification of self-compacting concrete use efficiency during the construction of monolithic buildings in winter conditions. Self-compacting concrete and conventional vibrated concrete are compared. On the basis of the research results it’s concluded about the efficiency of self-compacting concrete use in winter conditions.
Keywords: self-compacting concrete, monolithic constructions, winter conditions, technical and economic efficiency.
References
1. Golovnev S.G. The Winter Concreting Technology. The Parameters Optimization and Choice of Ways.
[Tehnologija zimnego betonirovanija. Optimizacijaparametrov i vybor metodov]. Chelyabinsk, SUSU Publ., 1999, 156 p.
2. Mozgalev K.M., Golovnev S.G. Self-compacting Concrete: Possibilities of Application and Properties [Samouplotnjajushhiesja betony: vozmozhnosti primenenija i svojstva]. Akademicheskij vestnik UralNIIproekt RAASN, 2011, no. 4, pp. 70-74.
3. Mazur I.I., Shapiro V.D., Olderogge N.G. Project Management [Upravlenie proektami]. Moscow, Omega-L Publ, 2004, 664 p.
Received 13 September 2013
