CC BY
1УДК 691.335
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ЖИЛОГО ЗДАНИЯ
Сычев Дмитрий Андреевич, магистрант, направление подготовки 08.04.01 Строительство, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: sychevdmitry98@gmail.com
Кузнецова Елена Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии строительного производства, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: com4lena@mail.ru
Научный руководитель: Кузнецова Елена Владимировна, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии строительного производства, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: com4lena@mail.ru
Аннотация. Основное направление исследования - поиск и применение наиболее рациональных и экономичных технических решений. Проанализированы нормативно-правовые требования РФ в области энергоэффективности. Доказана необходимость применения ресурсосберегающих строительных технологий на различных этапах жизненного цикла зданий и сооружений. Для обеспечения энергоэффективности предлагается использовать технологии и материалы на основе магнезиальных и гипсовых вяжущих, вместо традиционных цементных. Использование более легкого стенового ограждения повышает ре-сурсоэффективность, позволяет значительно снизить нагрузки на нижележащие несущие конструкции и затраты на установку по сравнению с перегородками и полами на основе традиционных материалов. Предложена технология «раннего нагружения» сборно-монолитного каркаса, которая учитывает фактические нагрузки на уже возведенные несущие конструкции и позволяет снизить сроки работ. Каждое из предложенных решений обеспечивает комплексную эффективность возведения объекта и позволяет снизить затраты до 10 % по материалам и до 30 % по времени.
Ключевые слова: ресурсоэффективность, энергоэффективность, гипсовые вяжущие, эффективное стеновое ограждение, сборно-монолитный каркас.
Для цитирования: Сычев Д. А., Кузнецова Е. В. Ресурсосберегающие технологии при возведении жилого здания // Шаг в науку. - 2021. - № 1. - С. 102-105.
RESOURCE-SAVING TECHNOLOGIES IN THE CONSTRUCTION OF A RESIDENTIAL BUILDING
Sychev Dmitry Andreevich, post-graduate student, training program 08.04.01 Construction, Orenburg State University, Orenburg
e-mail: sychevdmitry98@gmail.com
Kuznetsova Elena Vladimirovna, PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Construction Technology, Orenburg State University, Orenburg e-mail: com4lena@mail.ru
Research advisor: Kuznetsova Elena Vladimirovna, PhD in Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Building Production Technology, Orenburg State University, Orenburg e-mail: com4lena@mail.ru
Abstract. The main prospect of research is the search and application of the most rational and economical technical solutions. The regulatory and legal requirements of the Russian Federation in the field of energy efficiency are analyzed. The necessity of using resource-saving construction technologies at various stages of the life cycle of buildings and structures has been proved. To ensure energy efficiency, it is proposed to use technologies and materials based on magnesia and gypsum binders instead of traditional cement binders. The use of a lighter wall railing increases resource efficiency, significantly reducing the load on the underlying structural structures and the installation costs compared to partitions and floors based on traditional materials. The technology of "early loading" of the precast-monolithic frame is proposed, which takes into account the actual loads on the already erected supporting structures and allows to reduce the time of work. Each of the proposed solutions pro-
vides a comprehensive efficiency in the construction of an object and allows you to reduce costs up to 10% in terms of materials and up to 30 % in time.
Key words: resource efficiency, energy efficiency, gypsum binders, effective wall fencing, precast-monolithic frame.
Cite as: Sychev, D. A., Kuznetsova, E. V. (2021) [Resource-saving technologies in the construction of a residential building]. Shag v nauku [Step into science]. Vol. 1, pp. 102-105.
Подобно тому как энергоэффективность сооружения важна для снижения затрат при эксплуатации, так и ресурсоэффективность является важнейшим аспектом при возведении здания. Экономия ресурсов - это, прежде всего, минимизация отрицательного воздействия на окружающую среду. Принимая во внимание принципы строительной сферы, можно рассмотреть влияние этого фактора на ключевые этапы жизненного цикла конструкции/сооружения: проектирование, общестроительные работы и эксплуатация. Наибольшее внимание следует уделить стадии проектирования. Поскольку именно здесь можно добиться значительного снижения общих затрат на протяжении всего жизненного цикла объекта, благодаря выбору передовых конструкторских и технологических решений. Детальный анализ степени влияния проектной стадии на эксплуатацию не выполняется, т.к. довольно очевидно, что они связаны напрямую.
По статистике, на долю строительства приходится 40-45% мирового энергопотребления и около 30-40% потребления материалов. В настоящее время существует законодательная база для систематической работы по повышению энергоэффективности зданий. Одним из основополагающих документов является Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», отражающий границы правового регулирования в сфере энергосбережения и энергоэффективности. Основные принципы данного Федерального закона: рациональное использование энергии и ресурсов; систематические комплексные мероприятия по энергосбережению и энергоэффективности, а также их планирование, поддержка и продвижение [5].
В 2011 году Правительство Российской Федерации издало постановление «Об утверждении Правил установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений и требований к правилам определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов», в котором устанавливаются стандарты эффективности, определяющие интенсивность использования энергетических ресурсов в зданиях, а также требования к архитектурным, функционально-технологическим и проектно-конструк-торским работам. При изготовлении конструкций и возведении здания должны быть обеспечены ус-
ловия, исключающие нерациональное расходование энергоресурсов.
Обобщая вышесказанное, можно отметить, что такой подход носит односторонний характер и направлен на сохранение ресурсов, в основном, на этапе эксплуатации объекта, не учитывая стадию строительства. Поэтому проблема носит более комплексный характер и невозможно грамотно решить её, работая только в одном направлении - снижая потери энергии в зданиях [2, 4].
Таким образом, основная задача исследования сводится к анализу применения экономичных материалов в строительстве и к применению современных технологий возведения зданий.
Для достижения заметных результатов необходимо реализовать комплексные решения по повышению энергоэффективности на всех этапах жизненного цикла строительных конструкций. На стадии проектирования должны применяться наиболее выгодные и эффективные конструктивные решения и материалы, в частности, сырье, добываемое и перерабатываемое в регионе строительства, что существенно снизит транспортные и строительные затраты. Доля композитов на основе традиционного цементного вяжущего может быть уменьшена, вследствие высокой энергоемкости, в пользу альтернативных вяжущих веществ: гипсовых или магнезиальных.
Многие отечественные и зарубежные ученые отмечают, что свойства материалов и изделий на основе каустического магнезита лучше аналогичных изделий на основе портландцемента [7]. Они не требуют особого ухода в процессе набора прочности, имеют высокую степень огнестойкости и низкую теплопроводность, а также обладают повышенной износостойкостью и высокой прочностью. Конструкции на основе магнезиальных вяжущих отличаются легкостью, высокой коррозионной стойкостью, а также обладают стойкостью к различным маслам, смазкам и др. В настоящее время в основном изготавливают изоляционные и отделочные листовые материалы на основе магнезиального связующего с применением дерева - это фибролит и ксилолит [1].
К сожалению, несмотря на огромные запасы первичных полезных ископаемых и вторичного сырья в отечественном строительном секторе, материалы на основе магнезиальных связующих не нашли широкого применения по ряду причин. Прежде всего, это отсутствие специализированных технологи-
ческих линий, высокие производственные стандарты и применение, ограниченное низкой водостойкостью многих магнезиальных материалов.
Однако мы можем наблюдать совершенно противоположную ситуацию со строительными материалами и технологиями на основе гипсового вяжущего. Крупным производителем и поставщиком продукции в России является компания КНАУФ, ведущий европейский производитель материалов на основе гипса [6].
Исходным сырьем для производства материалов и продуктов КНАУФ является гипс - природный минеральный материал, не содержащий токсичных компонентов или веществ. В настоящее время мировые запасы природного гипса, по разным оценкам, составляют более 7,5 млрд т., и половина этих запасов добывается в России. Такие запасы в полной мере обеспечивают потребности строительного сектора на долгие годы, даже при существенном увеличении использования гипса в данной отрасли [3].
Эффективной мерой для снижения расхода материалов является использование легкого стенового ограждения, который заменяет традиционную каменную кладку и железобетонные панели, значительно снижая нагрузки на нижележащие опорные конструкции, обеспечивая возможность уменьшения поперечного сечения несущих элементов или применения менее прочных материалов. В данном случае хорошим примером являются комплексные системы КНАУФ по строительству многоэтажного жилого комплекса «Западный луч» в Челябинске. Этот проект представляет собой жилой комплекс из четырех 24-этажных зданий с полной инфраструктурой.
В качестве конструктивного решения принят каркас со сборными железобетонными колоннами и монолитными перекрытиями. Пространственная устойчивость здания обеспечивается сборными лифтовыми шахтами и лестничными клетками, которые выступают диафрагмами жесткости. Облегчение стеновых материалов позволило добавить дополнительно два этажа без изменения фундаментов и основных несущих конструкций.
Рассматривая стадию строительства объекта, технологи приняли решение так называемого «раннего нагружения». Целью этой технологии является
ускорение оборота опалубки, сокращение рабочих периодов и обеспечение высокого качества монолитного строительства. Твердение и набор прочности монолитных конструкций - основной фактор, замедляющий строительство многоэтажных жилых зданий. Демонтаж опалубки в таких зданиях осуществляется спустя 5-10 дней после укладки бетонной смеси.
В то же время современные технологии позволяют обеспечить более высокие темпы возведения этажа, и возможно расхождение с темпом твердения бетона. Это приводит к ситуации, когда в здании возведено несколько этажей, однако прочность бетона в конструкциях ниже проектных требований.
Рассмотрим строительство жилого комплекса «Западный луч» в Челябинске. Возведение типового этажа с использованием классических методов и технологий займет 23 дня. Применение новой технологии позволит возвести этаж за 17 дней, благодаря уменьшению времени набора проектной прочности. При грубом расчете, не учитывая второстепенные факторы, экономия времени составляет 26 %. Таким образом, замена традиционной технологии на новую позволяет значительно удешевить строительство, в результате снижения энерго- и трудозатрат, при использовании однотипного технологического оборудования.
Обобщая вышесказанное, можно заключить:
- использование альтернативных видов вяжущих веществ способствует увеличению ресурсоэф-фективности в строительной отрасли в целом;
- применение современных энерго-, теплоэф-фективных материалов снижает нагрузку на несущие конструкции, обеспечивая меньший их расход;
- применение современных энерго-, теплоэф-фективных материалов снижает затраты на отопление здания в процессе эксплуатации;
- использование новых технологий таких, как «раннее нагружение» позволяет существенно экономить время на возведение здания.
Таким образом, в настоящее время проблема энергосбережения и экономии ресурсов, несомненно, имеет решающее значение для устойчивого развития строительной сферы и не может быть решена без сокращения потребления энергии и ресурсов.
Литература
1. Борков П. В., Мелконян В. Г. Эффективные строительные материалы на основе отходов дерево-переработки и металлургической промышленности // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 3-1. -С. 18-21.
2. Бродач М. М., Имз Г. Рынок зелёного строительства в России // Здания высоких технологий. -2013. - № 1. - С. 18-29.
3. Зимакова Г. А., Каспер Е. А., Бочкарева О. С. Гипсовые вяжущие материалы и изделия на их основе (учебно-методическое пособие) // Международный журнал экспериментального образования. - 2015. -№ 3-3. - С. 222-223.
4. Табунщиков Ю. А. «Зеленые» здания в России // Журнал АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. - 2010. - № 5. - С. 14-15.
5. Учинина Т. В., Бабичева Н. В. Обзор методов повышения энергоэффективности жилых зданий // Молодой ученый. - 2017. - № 10 (144). - С. 101-105.
6. Чернышева Н. В., Лесовик В. С. Быстротвердеющие композиты на основе водостойких гипсовых вяжущих // Белгород: Издательство БГТУ - 2011. - С. 108-117.
7. Эрдман С. В., Постникова А. Н. Водостойкие смешанные магнезиальные вяжущие // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 8-3. - С. 773-778.
Статья поступила в редакцию: 30.04.2020; принята в печать: 19.01.2021.
Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
