Индустриализация строительства и сборный железобетон
Объем капитального строительства растет у нас быстрыми темпами, и в девятой пятилетке вложения в него достигли 500 млрд. р. Капиталовложения в строительство в девятой пятилетке были больше, чем в предыдущей, почти на 42% и равны сумме всех капиталовложений за предыдущие 45 лет.
Масштабы капитального строительства будут быстро нарастать и впредь. Но чтобы обеспечить существующие и будущие масштабы строительства, нужны материалы и строительные машины и самое главное — нужны люди, чтобы создавать эти материалы и возводить из них здания и сооружения. В настоящее время в строительстве уже занято около 9 млн. рабочих. Это огромная армия. Чтобы затраты труда и времени на осуществление строительства были наименьшими, следует выбирать соответствующие материалы, конструкции и методы их монтажа. Ведь чем меньше труда будет вложено в каждый строящийся объект, чем быстрее их будут строить, тем больше объектов будет построено.
В строительстве применяют много различных основных и вспомогательных материалов. Сотни лет капитальные здания возводились из кирпича, иногда — из пиленого естественного мягкого камня: известняка, ракушечника, туфа. Балки перекрытий, полы и потолки, стропила и крыши делались из дерева, стены изнутри штукатурились, снаружи покрывались либо штукатуркой, либо облицовочными материалами. Балки перекрытий, лестничных маршей и площадок делались также и из металла. Но возведение стен из кирпича или камня, плотничные работы, нанесение штукатурки и последующая отделка стен требуют больших затрат тяжелого ручного, не поддающегося механизации труда.
На строительство крупного объекта затрачивались годы. Нужен был новый строительный материал, дешевый, менее трудоемкий в изготовлении и применении, чем кирпич и дерево, менее дефицитный, чем сталь. Таким материалом стал бетон.
На протяжении десятков лет бетон и железобетон применяли в монолитных конструкциях зданий и сооружений, т. е. в конструкциях, возводимых на месте их последующей службы: ставилась деревянная опалубка, укладывалась стальная арматура и бетонная смесь. Затем ждали, когда бетон наберет необходимую прочность, после чего можно было снимать опалубку и продолжать дальнейшие работы. Такой способ возведения позволял получать прочные, долговечные, не боящиеся огня конструкции, но у него в ряде случаев были и серьезные недостатки. Первый из них — большие затраты времени и труда на возведение опалубки. Чтобы построить пролеты моста или же здание с колоннами, поперечными или продольными балками и междуэтажными перекрытиями нужно было из дерева создавать сложные и дорогие временные сооружения, в которых уложенный бетон набирал нужную прочность. Эти сооружения должны быть достаточно прочными, чтобы, не разрушаясь и не прогибаясь, выдерживать давление уложенной свежей бетонной смеси, довольно тяжелой: ведь масса каждого кубометра железобетона составляет примерно 2,5 т. Следовательно, при возведении стропильной балки обычного заводского одноэтажного здания (цеха) опалубка должна выдерживать груз в 10—12 т, не считая своей собственной массы.
Второй недостаток монолитных конструкций — это потери времени из-за длительности набора твердеющим бетоном прочности, при которой можно снимать опалубку и поддерживающие ее опоры и крепления. Из-за этого удлиняется срок возведения объекта, что также удорожает строительство. Особенно большие трудности возникают при возведении монолитных конструкций зимой: в замерзшей бетонной смеси твердение прекращается и возобновляется только после оттаивания, т. е. весной. Поэтому, для того чтобы твердение бетона не прекращалось, приходится утеплять опалубку, прогревать бетон паром или электрическим током.
Нужно было сделать так, чтобы использовать замечательные свойства бетона и железобетона, но при этом устранить недостатки, возможные при возведении конструкций в монолите. Иными словами, изготовлять детали конструкций где-то на стороне, привозить их на место в готовом виде и монтировать из них здания и сооружения.
Сборный железобетон использовали уже в годы первых пятилеток. Но объемы применения его были ничтожны и мало влияли на темпы и экономику строительства.
Коренное изменение в методах строительства началось после 1954 г., когда был взят курс на индустриализацию строительства, на превращение строительных площадок в монтажные и, следовательно, на всемерное сокращение сроков и стоимости строительства. Основным материалом при этом был признан сборный железобетон.
О масштабах и темпах развития сборного строительства можно судить по следующим цифрам. Если в 1950 г. объем производства сборного железобетона составил 1,3 млн. м3, а в 1954 г.— 3,1 млн. м3, то в 1975 г. сборного железобетона изготовлено примерно 112 млн. м3. В соответствии с принятыми XXV съездом КПСС «Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы» производство сборных железобетонных конструкций и деталей увеличится в 1,2—1,3 раза.
В настоящее время сборный железобетон изготовляют более чем на 4500 заводах. За сравнительно короткий срок создана и действует новая огромная отрасль народного хозяйства, выпускающая ежегодно продукцию на многие миллиарды рублей. В промышленности сборного железобетона трудится свыше 640 тыс. человек. Существенно изменился облик заводов сборного железобетона. Вместо полукустарной технологии первых лет — высокомеханизированные формовочные линии. Все больше растет доля конвейерного производства, оправдавшего себя в машиностроительной и в других отраслях промышленности и позволяющего существенно облегчить труд рабочего, повысить качество продукции и снизить ее себестоимость и в сборном железобетоне. Все шире применяется комплексная автоматизация отдельных участков.
В городах, где большие объемы строительства (Москва, Ленинград, Киев, Харьков и т. д.), действует немало заводов-гигантов с годовым выпуском продукции, достигающим 500 тыс. м3 и более. Нашли широкое применение так называемые домостроительные комбинаты или ДСК, которые сами изготовляют сборные конструкции, доставляют их к месту строительства и сами монтируют дома. Таким образом, ДСК отвечают и за качество конструкций, и за качество вводимых в эксплуатацию домов, и за сроки строительства.
Сборный железобетон проникает во все отрасли строительства, непрерывно растет ассортимент применяемых конструкций. Если в 1950 г. изготовлялось всего 100 типоразмеров изделий, то в 1971 г. их число увеличилось уже до 25 000.
В результате перехода на сборное строительство и железобетон значительно уменьшилась доля применения в строительстве дефицитного металла и леса, уменьшилась доля трудоемкого в кладке кирпича. Если сложить затраты труда на изготовление сборного железобетона на заводе и на его монтаж на стройке, то они оказываются меньше, чем при старых способах возведения объектов. В 1971 г. затраты труда на строительно-монтажных работах сократились в три раза по сравнению с 1954 г. Сроки возведения объектов за эти же годы уменьшились в среднем вдвое.
Ведущая роль сборного железобетона сохранится и впредь. Это позволит обеспечить полносборное строительство 40% всех зданий и сооружений, а половина всех жилых домов будет строиться крупнопанельными.
Процесс заводского изготовления железобетонных изделий состоит из множества отдельных операций, связанных с доставкой материалов на завод, их хранением и перемещением по территории завода, приготовлением бетонной смеси и арматуры, формованием изделия и отправкой его потребителю. Каждая из таких операций выполняется на технологических линиях или участках, размещенных в определенной последовательности и в определенной связи между собой, т. е. по заданному потоку. Поэтому современный механизированный завод ЖБИ состоит из следующих технологических участков и цехов:
- склад цемента с устройством для выгрузки;
- склады заполнителей с приемным устройством;
- склад арматурной стали;
- склад декоративного цемента;
- бетоносмесительный узел или цех; арматурный цех;
- цехи формования с участками твердения бетона изделий, отделки и комплектации продукции; склад готовой продукции.
Сборные железобетонные изделия очень материалоемки. Завод ЖБИ, выпускающий в год 100 тыс. м3 продукции, должен в течение года получить и переработать в изделия примерно 250 тыс. т исходных материалов — цемента, заполнителей, металла для арматуры, что составляет в среднем около 1000 т в рабочий день. Для доставки материалов завод должен иметь подъездную железнодорожную ветку.
Кроме этого, необходимо иметь на заводе системы технологического водоснабжения и пароснабжения для нужд производства.
Наконец, все имеющееся на заводе оборудование, транспортные средства и т. д. требуют систематического надзора и ремонта. Для этого функционируют ремонтно-механические цехи.
Приемные устройства складов заполнителей и цемента и склады арматурной стали располагаются у железнодорожных путей. Арматурный цех и цехи формования, как правило, объединяются в одном так называемом главном корпусе. Это облегчает подачу готовых арматурных каркасов и других элементов к постам формования. К одноэтажному главному корпусу пристраивается многоэтажный цех приготовления бетона. Его положение определяется минимальным расстоянием подачи к нему заполнителей со склада (обычно транспортерами по наклонной галерее) и цемента, с другой стороны — близостью и простотой подачи бетонной смеси в формовочные цехи. Обычно бетоносмесительный цех располагается сбоку главного корпуса. Открытый склад готовой продукции находится у торца главного корпуса для удобства вывоза из него готовых изделий из всех формовочных цехов и пролетов. К складу подходят железнодорожная ветка и автомобильная дорога.
Формовочные цехи (обычно их несколько, в зависимости от видов выпускаемых изделий) занимают ведущее место в общезаводском производстве. Если сравнить трудовые затраты, производимые заводом, то оказывается, что доля отдельных производств, составляет, %:
Формование изделий .............. 32,5
Заготовка арматуры .............. 28,5
Приготовление бетона.............. 5,5
Складирование сырья............. 9,5
Вспомогательные службы (ремонтные, энергетические) ..................... 24
В формовочных цехах сосредоточено более половины всего технологического и транспортного оборудования, находящегося на заводе, эти цехи потребляют основную массу пара и электроэнергии и, следовательно, большая часть затрат вспомогательных служб идет на обеспечение деятельности цехов главного корпуса.
Заводы ЖБИ подразделяются по назначению выпускаемой продукции на предприятия изделий для жи-лищно-гражданского строительства, в том числе для крупнопанельного домостроения (заводы КПД), для промышленного строительства и заводы спецжелезобетона (шпал, напорных или безнапорных труб, опор, лотков ирригационных сетей, мостовых конструкций). Заводы ЖБИ, как правило, строят по типовым проектам. Исключение составляют гигантские заводы крупных центров (Москва, Ленинград).
В строительстве применяют много различных основных и вспомогательных материалов. Сотни лет капитальные здания возводились из кирпича, иногда — из пиленого естественного мягкого камня: известняка, ракушечника, туфа. Балки перекрытий, полы и потолки, стропила и крыши делались из дерева, стены изнутри штукатурились, снаружи покрывались либо штукатуркой, либо облицовочными материалами. Балки перекрытий, лестничных маршей и площадок делались также и из металла. Но возведение стен из кирпича или камня, плотничные работы, нанесение штукатурки и последующая отделка стен требуют больших затрат тяжелого ручного, не поддающегося механизации труда.
На строительство крупного объекта затрачивались годы. Нужен был новый строительный материал, дешевый, менее трудоемкий в изготовлении и применении, чем кирпич и дерево, менее дефицитный, чем сталь. Таким материалом стал бетон.
На протяжении десятков лет бетон и железобетон применяли в монолитных конструкциях зданий и сооружений, т. е. в конструкциях, возводимых на месте их последующей службы: ставилась деревянная опалубка, укладывалась стальная арматура и бетонная смесь. Затем ждали, когда бетон наберет необходимую прочность, после чего можно было снимать опалубку и продолжать дальнейшие работы. Такой способ возведения позволял получать прочные, долговечные, не боящиеся огня конструкции, но у него в ряде случаев были и серьезные недостатки. Первый из них — большие затраты времени и труда на возведение опалубки. Чтобы построить пролеты моста или же здание с колоннами, поперечными или продольными балками и междуэтажными перекрытиями нужно было из дерева создавать сложные и дорогие временные сооружения, в которых уложенный бетон набирал нужную прочность. Эти сооружения должны быть достаточно прочными, чтобы, не разрушаясь и не прогибаясь, выдерживать давление уложенной свежей бетонной смеси, довольно тяжелой: ведь масса каждого кубометра железобетона составляет примерно 2,5 т. Следовательно, при возведении стропильной балки обычного заводского одноэтажного здания (цеха) опалубка должна выдерживать груз в 10—12 т, не считая своей собственной массы.
Второй недостаток монолитных конструкций — это потери времени из-за длительности набора твердеющим бетоном прочности, при которой можно снимать опалубку и поддерживающие ее опоры и крепления. Из-за этого удлиняется срок возведения объекта, что также удорожает строительство. Особенно большие трудности возникают при возведении монолитных конструкций зимой: в замерзшей бетонной смеси твердение прекращается и возобновляется только после оттаивания, т. е. весной. Поэтому, для того чтобы твердение бетона не прекращалось, приходится утеплять опалубку, прогревать бетон паром или электрическим током.
Нужно было сделать так, чтобы использовать замечательные свойства бетона и железобетона, но при этом устранить недостатки, возможные при возведении конструкций в монолите. Иными словами, изготовлять детали конструкций где-то на стороне, привозить их на место в готовом виде и монтировать из них здания и сооружения.
Сборный железобетон использовали уже в годы первых пятилеток. Но объемы применения его были ничтожны и мало влияли на темпы и экономику строительства.
Коренное изменение в методах строительства началось после 1954 г., когда был взят курс на индустриализацию строительства, на превращение строительных площадок в монтажные и, следовательно, на всемерное сокращение сроков и стоимости строительства. Основным материалом при этом был признан сборный железобетон.
О масштабах и темпах развития сборного строительства можно судить по следующим цифрам. Если в 1950 г. объем производства сборного железобетона составил 1,3 млн. м3, а в 1954 г.— 3,1 млн. м3, то в 1975 г. сборного железобетона изготовлено примерно 112 млн. м3. В соответствии с принятыми XXV съездом КПСС «Основными направлениями развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 годы» производство сборных железобетонных конструкций и деталей увеличится в 1,2—1,3 раза.
В настоящее время сборный железобетон изготовляют более чем на 4500 заводах. За сравнительно короткий срок создана и действует новая огромная отрасль народного хозяйства, выпускающая ежегодно продукцию на многие миллиарды рублей. В промышленности сборного железобетона трудится свыше 640 тыс. человек. Существенно изменился облик заводов сборного железобетона. Вместо полукустарной технологии первых лет — высокомеханизированные формовочные линии. Все больше растет доля конвейерного производства, оправдавшего себя в машиностроительной и в других отраслях промышленности и позволяющего существенно облегчить труд рабочего, повысить качество продукции и снизить ее себестоимость и в сборном железобетоне. Все шире применяется комплексная автоматизация отдельных участков.
В городах, где большие объемы строительства (Москва, Ленинград, Киев, Харьков и т. д.), действует немало заводов-гигантов с годовым выпуском продукции, достигающим 500 тыс. м3 и более. Нашли широкое применение так называемые домостроительные комбинаты или ДСК, которые сами изготовляют сборные конструкции, доставляют их к месту строительства и сами монтируют дома. Таким образом, ДСК отвечают и за качество конструкций, и за качество вводимых в эксплуатацию домов, и за сроки строительства.
Сборный железобетон проникает во все отрасли строительства, непрерывно растет ассортимент применяемых конструкций. Если в 1950 г. изготовлялось всего 100 типоразмеров изделий, то в 1971 г. их число увеличилось уже до 25 000.
В результате перехода на сборное строительство и железобетон значительно уменьшилась доля применения в строительстве дефицитного металла и леса, уменьшилась доля трудоемкого в кладке кирпича. Если сложить затраты труда на изготовление сборного железобетона на заводе и на его монтаж на стройке, то они оказываются меньше, чем при старых способах возведения объектов. В 1971 г. затраты труда на строительно-монтажных работах сократились в три раза по сравнению с 1954 г. Сроки возведения объектов за эти же годы уменьшились в среднем вдвое.
Ведущая роль сборного железобетона сохранится и впредь. Это позволит обеспечить полносборное строительство 40% всех зданий и сооружений, а половина всех жилых домов будет строиться крупнопанельными.
Процесс заводского изготовления железобетонных изделий состоит из множества отдельных операций, связанных с доставкой материалов на завод, их хранением и перемещением по территории завода, приготовлением бетонной смеси и арматуры, формованием изделия и отправкой его потребителю. Каждая из таких операций выполняется на технологических линиях или участках, размещенных в определенной последовательности и в определенной связи между собой, т. е. по заданному потоку. Поэтому современный механизированный завод ЖБИ состоит из следующих технологических участков и цехов:
- склад цемента с устройством для выгрузки;
- склады заполнителей с приемным устройством;
- склад арматурной стали;
- склад декоративного цемента;
- бетоносмесительный узел или цех; арматурный цех;
- цехи формования с участками твердения бетона изделий, отделки и комплектации продукции; склад готовой продукции.
Сборные железобетонные изделия очень материалоемки. Завод ЖБИ, выпускающий в год 100 тыс. м3 продукции, должен в течение года получить и переработать в изделия примерно 250 тыс. т исходных материалов — цемента, заполнителей, металла для арматуры, что составляет в среднем около 1000 т в рабочий день. Для доставки материалов завод должен иметь подъездную железнодорожную ветку.
Кроме этого, необходимо иметь на заводе системы технологического водоснабжения и пароснабжения для нужд производства.
Наконец, все имеющееся на заводе оборудование, транспортные средства и т. д. требуют систематического надзора и ремонта. Для этого функционируют ремонтно-механические цехи.
Приемные устройства складов заполнителей и цемента и склады арматурной стали располагаются у железнодорожных путей. Арматурный цех и цехи формования, как правило, объединяются в одном так называемом главном корпусе. Это облегчает подачу готовых арматурных каркасов и других элементов к постам формования. К одноэтажному главному корпусу пристраивается многоэтажный цех приготовления бетона. Его положение определяется минимальным расстоянием подачи к нему заполнителей со склада (обычно транспортерами по наклонной галерее) и цемента, с другой стороны — близостью и простотой подачи бетонной смеси в формовочные цехи. Обычно бетоносмесительный цех располагается сбоку главного корпуса. Открытый склад готовой продукции находится у торца главного корпуса для удобства вывоза из него готовых изделий из всех формовочных цехов и пролетов. К складу подходят железнодорожная ветка и автомобильная дорога.
Формовочные цехи (обычно их несколько, в зависимости от видов выпускаемых изделий) занимают ведущее место в общезаводском производстве. Если сравнить трудовые затраты, производимые заводом, то оказывается, что доля отдельных производств, составляет, %:
Формование изделий .............. 32,5
Заготовка арматуры .............. 28,5
Приготовление бетона.............. 5,5
Складирование сырья............. 9,5
Вспомогательные службы (ремонтные, энергетические) ..................... 24
В формовочных цехах сосредоточено более половины всего технологического и транспортного оборудования, находящегося на заводе, эти цехи потребляют основную массу пара и электроэнергии и, следовательно, большая часть затрат вспомогательных служб идет на обеспечение деятельности цехов главного корпуса.
Заводы ЖБИ подразделяются по назначению выпускаемой продукции на предприятия изделий для жи-лищно-гражданского строительства, в том числе для крупнопанельного домостроения (заводы КПД), для промышленного строительства и заводы спецжелезобетона (шпал, напорных или безнапорных труб, опор, лотков ирригационных сетей, мостовых конструкций). Заводы ЖБИ, как правило, строят по типовым проектам. Исключение составляют гигантские заводы крупных центров (Москва, Ленинград).
