автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Технология заводской отделки наружных стеновых панелей с применением предварительно изготовленных декоративных ковров

На правах рукописи

Григорьева Полина Игоревна

"Технология заводской отделки наружных стеновых панелей с применением предварительно изготовленных декоративных ковров"

05.23.08. - Технология и организация строительства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

з 1 окт гтз

Москва, 2013г.

005536565

Диссертация выполнена в аспирантуре Открытого акционерного общества «Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий» (ОАО «ЦНИИЭП жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)»), лаборатория декоративных и модифицированных бетонов

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор кафедры

«Строительство» Хакасского технического института -филиала Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» (ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет») Нагрузова Любовь Петровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой

технологии строительного производства ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» НИУ) Головнев Станислав Георгиевич

кандидат технических наук, профессор кафедры технологии и организации строительного производства института строительства и архитектуры ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ») Жадановский Борис Васильевич

Ведущая организация: Общество с ограниченной ответственностью

"Научно-исследовательский институт железобетона" (ООО «НИИЖБ»)

Защита диссертации состоится 20 ноября 2013 г. в 15°° часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 303.017.01 при ОАО «ЦНИИЭП жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)» по адресу: 127434, г. Москва, Дмитровское шоссе, д. 9, стр. 3, III этаж, зал заседаний, тел. 8(499)976-28-19.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-методическом фонде ОАО «ЦНИИЭП жилых ¡л общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)».

Автореферат разослан 18 октября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат архитектуры, профессор

' A.A. Магай

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Полносборное крупнопанельное домостроение является самой быстрой и экономически эффективной технологией возведения жилых зданий. В настоящее время объем выпуска крупнопанельных изделий вырос за счет модернизации домостроительных предприятий разных городов России. На сегодняшний день в крупнопанельном исполнении строится примерно 10-13 млн. м2 жилья в год.

Актуальной задачей крупнопанельного домостроения является повышение качества и разнообразия наружной отделки фасадных элементов зданий. Улучшения качества можно достигнуть за счет повышения заводской готовности. Отделочные операции, выполняемые на одном предприятии, должны обеспечивать возможное гь применения разнообразных видов отделки, не требующих для этого сложного технологического оборудования и легко вписывающихся в основной процесс производства. Практика показывает, что существуют недостатки, связанные со сложностью способа изготовления (дополнительные технологические операции), с ограниченной палитрой цветовых решений, высокой стоимостью, недостаточной долговечностью отделочных материалов.

Для полносборных зданий решающее значение приобретают качество и разнообразие применяемых видов отделки наружных панелей.

В современных условиях основополагающей задачей становится разработка способов нанесения долговечных покрытий, вписывающихся в существующую технологию изготовления панелей наружных стен без увеличения цикла производства изделий. Автором совместно с сотрудниками •"лаборатории декоративных и модифицированных бетонов в ОАО "Центральном научно-исследовательском и проектном институте жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)" исследован и разработан способ отделки панелей наружных стен и панелей ограждения лоджий, при котором предварительно изготовленные декоративные ковры укладывают в форму перед бетонированием изделия. Особенность данной технологии заключается в том, что декоративное покрытие формуют с панелью в едином цикле, и оно не требует дополнительной доводки

после распалубки изделий.

В работе выдвинута научная гипотеза, что за счет применения в панелях наружных стен декоративных ковров можно, не нарушая и не усложняя существующую технологию изготовления изделий, получить панели с фасадной отделкой, обладающие большей архитектурной выразительностью, высокой атмосферостойкостью и меньшей себестоимостью.

Цель диссертационной работы заключается в научном обосновании и разработке технологических решений заводской отделки панелей наружных стен декоративными коврами, включая способы их крепления к фасадным поверхностям, обеспечивающих высокое качество, надежность фиксации и разнообразие лицевых поверхностей изготавливаемых изделий без изменения существующего оборудования и технологии производства.

В соответствии с поставленной целью сформулированы задачи исследования:

1. Провести анализ существующих отечественных и зарубежных способов заводской отделки наружных стен зданий и выявить наиболее эффективные их них.

2. Выявить совокупность дополнительных требований, предъявляемых к отделке наружных стеновых панелей декоративными коврами.

3. Исследовать влияние различных технологических параметров на прочность сцепления декоративных ковров с бетоном панелей наружных стен.

4. Определить эффективные способы крепления декоративных ковров к поверхности панелей наружных стен.

5. Проверить результаты лабораторных исследований в заводских условиях при формовании панелей наружных стен с фасадной отделкой из декоративных ковров.

Область исследования - отделка наружных фасадных элементов зданий декоративными коврами.

Объектом исследования является технология изготовления наружных стеновых панелей с отделкой декоративными коврами, предметом -технологические процессы по устройству отделочного слоя, включая укладку,

фиксацию и стыкование декоративных ковров в форме.

Границы исследования — индустриальное производство наружных стеновых панелей с фасадным покрытием в виде декоративных ковров, прикрепляемых в процессе изготовления изделий или после тепловой обработки изделий.

Методика исследования включает: анализ на основе литературных источников существующих способов отделки лицевых поверхностей наружных стен в заводских условиях; теоретические и экспериментальные исследования (на образцах) конструктивно-технологических параметров крепления декоративных ковров к панелям наружных стен при формовании или после тепловой обработки; экспериментальную проверку предлагаемых способов отделки декоративными коврами на заводах крупнопанельного домостроения.

Достоверность полученных результатов основана на проведении комплекса теоретических и экспериментальных исследований с применением математического планирования экспериментов и их проверкой на натурных образцах изделий в производственных условиях.

Научная новизна работы:

1. Исследование и разработка технологии заводской отделки железобетонных панелей наружных стен с применением предварительно изготовленных декоративных ковров.

2. Выявление количественных зависимостей между режимами формования и качественными характеристиками изготавливаемых изделий с предлагаемым видом отделки.

3. Определение рациональных конструктивно-технологических параметров изготовления панелей наружных стен с отделкой декоративными коврами и исследование факторов, обеспечивающих надежное крепление декоративных ковров к бетону панели.

4. Изучение и разработка технологических приемов по дополнительному устройству анкерных элементов в декоративных коврах.

5. Исследование и обоснование оптимальных схем и способов стыкования декоративных ковров в форме и выявление влияния геометрических размеров

ковров на продолжительность выполнения технологических операций.

Основные положения, выносимые на защиту:

- технология заводской отделки наружных стеновых панелей и параметры их формования с применением предварительно изготовленных декоративных ковров, обеспечивающие надежное сцепление покрытий с бетоном;

- конструктивно-технологические решения крепления декоративных ковров к бетону наружных стеновых панелей;

- разработка технологических приемов стыкования декоративных ковров между собой, укладки и фиксации в форме.

Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что предлагаемая технология заводской отделки наружных железобетонных панелей с помощью предварительно изготовленных декоративных ковров позволяет получить изделия высокого качества с максимальной заводской готовностью, не требуя сложного технологического оборудования и легко вписываясь в основной процесс производства.

Освоение данной технологии действующими заводами позволит:

- упростить технологию отделки панелей наружных стен без значительных капитальных вложений;

- получать панели с фасадной отделкой, не усложняя заводскую технологию изготовления стеновых конструкций дополнительными операциями после тепловлажностной обработки.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы, основные положения и выводы изложены автором в докладах, выступлениях и материалах ряда межрегиональных и международных научно-технических конференций: Межрегиональной научно-практической конференции "Инновационное развитие, модернизация и реконструкция объектов ЖКХ в современных условиях", Республика Хакасия, г. Абакан, 2010 г.; Международной научно-практической конференции "Модернизация крупнопанельного домостроения - локомотив строительства жилья экономического класса", г. Москва, 2011 г.; II Международной научно-практической конференции "Возрождение крупнопанельного домостроения

в России", г. Москва, 2012 г.

Публикации. Основные результаты проведенной работы опубликованы в 12 печатных трудах, в том числе 4 в научных изданиях, соответствующих перечню, указанному в положении ВАК о порядке присуждения ученых степеней, включая один патент на изобретение.

Внедрение результатов работы осуществлено на Перовском комбинате строительных материалов (ПКСМ) в г. Москве при изготовлении опытной партии из трех панелей ограждения лоджий (ОЛ-4) серии ГМС 2001 с отделкой декоративными коврами.

На производственной базе ООО «Хакасгражданстрой» (Республика Хакасия, с. Белый Яр) была изготовлена опытная партия из десяти наружных стеновых панелей серии 111-97 с фасадным покрытием в виде декоративных ковров.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка использованной литературы, содержащей 110 наименований. Работа содержит 149 страниц основного текста и 19 страниц приложений, включает в себя 48 иллюстраций, 15 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены способы создания декоративных фактур на лицевых поверхностях панелей наружных стен в заводских условиях.

Проблеме совершенствования технологии заводской отделки элементов зданий посвящены работы многих исследователей в области полносборного крупнопанельного домостроения. Работы Анцуповой С.Г., Когана Г.С., Сгвериновой Г.В., Ярошевского JI.M. посвящены отделке покрытиями на основе каменной крошки. Лисицин Ю.В. занимался разработкой ковровой керамикой. Труды Крюкова А.Р., Суслина Б.Н. посвящены разработке рельефной отделки индустриальных зданий. Большой вклад в создании эффективных способов заводской отделки внесли Граник Ю.Г., Ершов С.К., Жадановский Б.В., Нагрузова Л.П., Самойлович В.В., Скуратенко E.H., Халилов P.P., Цуранов JI.M. В результате исследований, проведенных в ОАО "НИЦ "Строительство", ОАО "Центральном научно-исследовательском и проектном институте жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП . жилища)" были освоены и внедрены в широкую практику многочисленные технологии формования панелей наружных стен с фасадной отделкой. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки, некоторые из них эффективно применяются при изготовлении ограждающих элементов зданий.

Опыт показал, что отделочные операции, выполняемые на заводах крупнопанельного домостроения, не обеспечивают возможность применения разнообразных видов долговечной отделки. Современные способы создания отделочных покрытий не упрощают заводскую технологию изготовления панелей наружных стен из-за дополнительных операций после тепловлажностной обработки.

В заводских условиях для выполнения отделочных операций после формования панелей размер свободных площадей весьма ограничен. Другим важным фактором, влияющим на качественные показатели и долговечность некоторых видов фасадных покрытий, является использование при производстве изделий различных разделительных смазок. Помимо отрицательного воздействия на

поверхностный слой бетона они существенно влияют на адгезию к бетону наносимого покрытия. И если при обработке поверхности панелей внутренних стен это не существенно, то для панелей наружных стен, подвергающихся различным климатическим и антропогенным факторам, это имеет принципиальное значение, так как ремонт фасадных поверхностей является более сложным и затратным мероприятием.

Трудности возникают из-за проблем, связанных с выдерживанием заданной толщины отделочного слоя, фиксацией в форме мелкоштучных элементов, протеканием цементного теста на фасадную поверхность, воздействием режимов тепловлажностной обработки и т.п.

До настоящего времени эти проблемы в большинстве не устранены, из-за чего привлекательность способа отделки изделий в процессе формования заметно снижается.

Изучение перечисленных работ, а также анализ отечественного опыта изготовления разных способов отделки панелей наружных стен на предприятиях крупнопанельного домостроения и анализ зарубежной практики позволили считать, что одним из привлекательных и экономичных видов отделки панелей наружных стен является отделка мелкой крошкой (до 3 мм) из минеральных или искусственных материалов. Из существующих способов наиболее распространены две технологии получения отделочного слоя из дробленых материалов. Первая - это обнажение крошки за счет использования замедлителей твердения при формовании панелей лицом вниз. При этом в технологии производства необходимо предусматривать дополнительный пост для обнажения отделочного слоя путем смыва водой. Второй способ — нанесение на готовую панель наружной стены крошки, для чего панели укладывают в горизонтальное положение, обезжиривают, грунтуют, покрывают связующим слоем, на этот слой набрасывают минеральную крошку, излишки которой осыпаются при подъеме панели в вертикальное положение. Как показал анализ этих двух видов отделки, их преимуществами являются высокие эстетические качества отделочной поверхности и долговечность отделки - дома в Екатеринбурге до сих пор находятся в удовлетворительном

состоянии. А недостатки заключатся в том, что ни один из способов не вписывается в обычную традиционную схему производства, и оба требуют дополнительных стендов или площадей.

Продолжая считать отделку мелкой крошкой возможной в заводских условиях без нарушения традиционной технологии производства панелей наружных стен (с использованием поста, где обычно укладывается керамическая плитка или другие отделочные слои), автор принял решение рассмотреть возможность применения для заводской отделки панелей наружных стен декоративных ковров, разработанных сотрудниками ОАО "Центрального научно-исследовательского и проектного института жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)" и аспирантом Плаксенко Н.В.

Декоративные ковры представляют собой трехслойное покрытие для крепления в процессе формования изделий и двухслойное повыше — для приклеивания после изготовления изделий. Трехслойная конструкция состоит из основы в виде геотекстиля со щелочестойкими волокнами плотностью 150-300 г/м2, уплотняющего слоя, включающего песок фракции 0,14-0,63 мм, мраморную муку фракции 0-0,14 мм, вяжущее в виде акрилового полимера, а также декоративного слоя, включающего каменную крошку размером до 3,0 мм и вяжущее в виде акрилового полимера. Двухслойная конструкция состоит из основы и декоративного слоя.

Декоративные ковры обладают следующими характеристиками: толщина трехслойной конструкции 5,0-8,0 мм, двухслойной - 3,5-5,5 мм; масса 1 м2 декоративного ковра 5,0-6,25 кг; прочность сцепления слоев между собой 0,43-0,6 МПа; прочность при растяжении вдоль ковра не менее 1,5 МПа; гибкость при температуре 20-25°С - не менее 11=4-5 см, при температуре 10-15 °С - не менее 11=5-8 см.

При изготовлении отделочных покрытий в процессе формования изделий технологические требования, касающиеся способа укладки и крепления материалов отделочных слоев, значительно жестче, и необходима более высокая производственная дисциплина.

Панели наружных стен с фасадными покрытиями должны соответствовать общим требованиям государственных стандартов. Однако, в ГОСТах эти требования отражены не достаточно детально. Поэтому применительно к ковровой отделке выявлено, что панели наружных стен дополнительно должны удовлетворять ряду дополнительных требований, к которым можно отнести следующие:

Архитектурные. Применительно к панелям заводского изготовления при размещении нескольких ковров на отделываемой поверхности величина стыковочного шва не должна превышать 3,0-4,0 мм. Заполнение шва не должно выделяться на общем фоне декоративной поверхности панели.

Конструктивные. Величина адгезии ковра к бетону панели должна соответствовать прочности сцепления слоев ковра между собой и составлять не менее 0,3-0,4 МПа.

Технологические. Процесс изготовления панелей с декоративными коврами, включая операции по укладке, стыковке и фиксации декоративных ковров на поддоне формы, должен быть простым, надежным, иметь минимальную трудоемкость, не увеличивать продолжительность подготовительных операций перед формованием и укладываться в технологический цикл производства панелей. Надежность крепления декоративных ковров к форме должна выдерживать интенсивность режимов виброударного уплотнения. Режимы тепловлажностной обработки панелей с декоративными коврами должны исключать отрицательное влияние высоких температур на качество отделочных покрытий (изменение цвета, появление высолов, разрушение структуры отделочного покрытия и др.). Панели с декоративными коврами не должны требовать дополнительных отделочных мероприятий после формования.

Эксплуатационные. Паропроницаемость декоративных ковров должна быть выше паропроницаемости бетонного слоя панели, чтобы исключить влагонакопление на границе бетон-декоративный слой. Морозостойкость декоративного покрытия и бетона наружного слоя панели должна быть примерно одинакова, но не менее 150 циклов замораживания-оттаивания. Долговечность декоративного покрытия в виде ковров на наружных ограждениях должна

составлять не менее 50 лет. Панели наружных стен с покрытием из декоративных ковров должны быть ремонтопригодны, то есть, необходимо иметь техническую возможность устранения незначительных дефектов на отдельных участках поверхности без ремонта всего фасада.

Экономические. Стоимость изготовления панелей с декоративными коврами не должна превышать стоимости изготовления панелей с другим видом отделки, сопоставимым по долговечности (например, отделкой керамической плиткой).

Рассмотренные требования распространяются не только на технологию изготовления панелей наружных стен с декоративными коврами. Изготовление таких изделий имеет конечной целью их длительную и надежную эксплуатацию, что невозможно без учета всех характеристик объекта исследования и без определения различных параметров, которые ещё не нашли отражения в нормативных документах. Поэтому автором предпринята попытка обобщить возможные требования комплексно с учетом сложности рассматриваемой проблемы.

Во второй главе изложены результаты исследований, цель которых состояла в определении прочности сцепления (адгезии) декоративных ковров с бетоном в зависимости от влияния технологических факторов, таких как составы используемой бетонной смеси, параметры динамических воздействий на смесь, режимы тепловлажностной обработки, а также выявлении зависимости адгезии декоративных ковров к бетону от прочности бетона.

Экспериментальные исследования были выполнены в лаборатории декоративных и модифицированных бетонов ОАО "Центрального научно-исследовательского и проектного института жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)" и заключались в формовании образцов-кубов размером 10x10x10 см с уложенными на дно формы элементами декоративных ковров. В качестве исходного для подбора состава бетонных смесей для дальнейших экспериментов был принят состав бетона подвижностью 1-4 см ОК, использовавшийся на Перовском комбинате строительных материалов (ПКСМ) для изготовления панелей ограждения лоджий серии ГМС 2001, с морозостойкостью 150 циклов замораживания-оттаивания.

Испытания на прочность сцепления декоративных ковров с бетоном готовых образцов проводили по ГОСТ 28574-90 в возрасте 7 и 28 суток, после чего, удалив остатки декоративного покрытия, бетонные образцы (без декоративных ковров) испытывали на прочность при сжатии по ГОСТ 10180 - 90 в возрасте 7 и 28 суток.

Подвижность бетонной смеси от малоподвижной марки П1 (ОК=1-4 см) до подвижной П2 (ОК=5-9 см), ПЗ (ОК=Ю-15 см) и П4 (ОК=15-20 см) изменяли за счет изменения содержания воды по ГОСТ 10181.1-81. Повысить прочность бетона из подвижных смесей возможно за счет введения суперпластификаторов. Для этого были проведены дополнительные экспериментальные исследования по изменению подвижности бетонной смеси за счет введения добавки суп ер пластификатора С-3. Известно, что введение дозировки С-3 более 0,5% от расхода цемента при влиянии последующей термообработки может снижаться прочность бетона. Для этого требуется предварительная выдержка бетона перед тепловой обработкой в течение 2-4 ч. На большинстве конвейерных технологических линиях современных заводов сложно обеспечить длительную предварительную выдержку. Поэтому представлялось актуальным изучить пластифицированные бетонные смеси, которые были бы пригодны для формования изделий с декоративными коврами и не требовали длительных (2-4 ч) сроков выдержки бетона перед тепловлажностной обработкой.

Установлено, что бетонная смесь подвижностью 10-15 см ОК, где значения адгезионной прочности составляют 11=1,44 МПа, является оптимальной для надежного сцепления покрытий с бетонной частью панели (рисунок 1,а).

При отработке режимов и видов уплотнения образцов-кубов с фрагментами декоративных ковров применяли и оценивали следующие виды механического воздействия на бетонную смесь: вибрацию, удар, виброудар. Площадка имела независимые приводы ударных и вибрационных колебаний и следующие характеристики:

- частота: удара - 3 Гц; вибрации - 50 Гц;

- амплитуда: удара - 2,5-5,5 мм; вибрации - 0,35-0,65 мм.

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 П, смОК

I адгезия Я в возрасте 7 суток (изменение подвижности за счет введения воды) I адгезия Я в возрасте 28 суток (изменение подвижности за счет введения воды) ■ адгезия Л в возрасте 7 суток (изменение подвижности за счет введения С-3) , адгезия 11 в возрасте 28 суток (изменение подвижности за счет введения С-3)

К, МПа

1,8'

1,6 1,4

1,0 0,8

У— --1 ч

у / |

у /

0,65 А, мм

■ адгезия Я в возрасте 7 сугок • адгезия И в возрасте 28 сугок

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Т,С

- ■ адгезия И в возрасте 7 сугок

а адгезия И в возрасте 28 суток

10 20 30 40 50 60 70 80 90 I адгезия Я в возрасте 7 суток

100 Гс

Я,

МПа.

1,6-

1,4

1,2 1,0 0,1 0,6

-Ф адгезия Я в возрасте 28 суток

70 75 80 85 90 ^'С

■ адгезия Я в возрасте 7 суток I адгезия Я в возрасте 28 суток

Рисунок 1. Зависимости влияния технологических факторов на прочность сцепления декоративных ковров с бетоном на образцах в возрасте 7 и 28 суток: а - подвижность бетонной смеси; б - амплитуда вибрации; в - продолжительность вибрационного уплотнения бетонной смеси; г - продолжительность ударного уплотнения бетонной смеси; д - температура изотермии тепловлажностной обработки

Выполненные автором эксперименты показали, что максимальная амплитуда вибрации 0,65 мм приводит к повышению прочности сцепления (адгези 1) декоративных ковров до II = 1,57 МПа (рисунок 1,6). Прочность сцепления повышается с амплитудой 0,65 мм за счет большего усилия воздействия на бетонную смесь в процессе виброуплотнения и вследствие более эффективного удаления воздуха из пограничной области между геотекстилем и бетонной смеси.

Установлено, что продолжительность вибрационного и ударного уплотнения образцов в диапазоне 50-70 с достаточна для максимального уплотнения бетонной смеси и получения высокой прочности сцепления декоративных ковров с бетоном (рисунок 1, в, г): при вибрационном уплотнении 11=1,56-1,62 МПа; при ударном -11=1,38-1,40 МПа. В условиях заводского производства продолжительность вибрации близка к оптимальной для требуемой адгезионной прочности.

Сопоставление экспериментально полученных показателей прочности сцепления контрольных изделий показывает, что температура изотермии тепловлажностной обработки не влияет на адгезию декоративных ковров к бетону (рисунок 1,д).

В результате экспериментов не установлено прямой связи между адгезионными прочностными показателями и показателями прочности бетона.

Технологические параметры бетонной смеси и параметры ее уплотнения не должны ухудшать качество бетона основных слоев панели, для этого необходимо задать диапазон, при котором обеспечивается достаточная адгезия декоративных ковров к бетону и не снижается прочность бетона. Для оптимальной прочности бетона подвижность бетонной смеси не должна превышать 7-8 см ОК, для оптимальной адгезионной прочности должна быть не менее 10-15 см ОК.

На основе предварительных экспериментов были выбраны факторы, влияющие на прочность сцепления декоративных ковров с бетоном. Для определения влияния данных факторов был использован метод математического планирования с полным факторным экспериментом типа 2".

В первом эксперименте к входным факторам, определяющим прочность сцепления (адгезию) декоративных ковров с бетоном в возрасте 7 и 28 суток, были

отнесены следующие: X] - подвижность бетонной смеси, см ОК; Х2 - амплитуда вибрации, мм; Х3 - продолжительность вибрационного уплотнения бетонной смеси, с. Варьирование всех факторов в ходе экспериментов осуществлялось на 3-х уровнях. Для описания характеристик прочности сцепления (адгезии) декоративных ковров с бетоном в возрасте 7 и 28 суток был использован план первого порядка.

В результате были получены следующие уравнения регрессии (в кодированных переменных), адекватно описывающие процесс:

- для описания прочности сцепления декоративных ковров с бетоном (адгезии) в возрасте 7 суток (МПа):

У, = 0,695+0,0450X1+0,0950X2 - 0,0250X1X2X3

- для описания адгезии декоративных ковров к бетону в возрасте 28 суток (МПа):

У2= 0,9537+0,0212X1+0,0862X2- 0,0362Х,Х3

На основании проведенных исследований стало возможным определить технологические характеристики бетонной смеси и параметры формования изделий с декоративными коврами.

За основной был взят 28 суточный возраст образцов-кубов, при 7 суточном возрасте результаты оценивались как промежуточные. Максимальная прочность сцепления декоративных ковров с бетоном в возрасте 28 суток составляет не менее 1,05 МПа и достигается при технологических характеристиках: подвижность бетонной смеси 16-18 см ОК, амплитуда вибрации 0,57-0,65 мм, продолжительность вибрационного уплотнения бетонной смеси 40-60 с.

Во втором эксперименте в качестве входных параметров, определяющих прочность сцепления декоративных ковров с бетоном в возрасте 7 и 28 суток, были взяты следующие: X! — подвижность бетонной смеси, см ОК; Х2 — амплитуда вибрации, мм; Х3 - амплитуда удара, мм; Х4 - продолжительность вибрационно-ударного уплотнения бетонной смеси, с.

В результате проведенных экспериментов были получены следующие уравнения (в кодированных переменных):

- для описания прочности сцепления декоративных ковров с бетоном (адгезии)

в возрасте 7 суток (МПа):

У, = 0,5006+0,0430Х1+0>0600Хз+0,1018Х1Х2ХЗ-Ю,0544Х1ХЗХ4 - для описания адгезии декоративных ковров к бетону в возрасте 28 суток (МПа):

У2= 0,7800+0,0781Х1+0,0743Х3+0,0781Х1Х2Х3-0,0743X^2X4 За основной был взят 28 суточный возраст образцов-кубов, при 7 суточном возрасте результаты оценивались как промежуточные. Полученные уравнения регрессии и их анализ показывают, что максимальная прочность сцепления декоративных ковров с бетоном в возрасте в возрасте 28 суток составляет 0,92 МПа и достигается при технологических параметрах: подвижность бетонной смеси 16-18 см ОК, амплитуда вибрации 0,35-0,42 мм, амплитуда удара при уплотнении бетонной смеси 4,75-5,5 мм, продолжительность вибрационно-ударного уплотнения 60-80 с.

В обоих случаях с целью поддержания высокой прочности бетона изделий и сохранения максимальной прочности сцепления декоративных ковров с бетоном подвижность бетонной смеси рекомендуется уменьшить до 10-12 см ОК. Продолжительность вибрационного и вибрационно-ударного уплотнения 40-60 с является минимально необходимой.

Третых глава посвящена разработке дополнительных способов крепления декоративных ковров к наружным ограждающим элементам, а также применению данных покрытий на заводах крупнопанельного домостроения. Крепление декоративных покрытий к бетону изделий рассматривается применительно к двум способам фиксации ковров: при укладке в форму с последующим бетонированием панели (изготовление в едином цикле); приклеиванием на готовую панель после тепловлажностной обработки.

В процессе эксплуатации зданий панели с цокрытием из декоративных ковров подвергаются воздействию неблагоприятных погодных условий, вследствие чего ковры могут отслаиваться от поверхности панелей.

Проведенными в ОАО "Центральном научно-исследовательском и проектном институте жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)" исследованиями

было установлено, что сопротивление паропроницанию декоративных ковров составляет R=0,12-H),22 м2-ч-Па/мг, в то время как сопротивление паропроницанию бетона толщиной 10 мм - R=0,41 м2-ч-Па/мг. Так как сопротивление паропроницанию бетона больше, чем сопротивление паропроницанию декоративного ковра, то влагонакопление между декоративным покрытием и бетонной частью панели не происходит.

Проведены исследования по определению морозостойкости. После 150 циклов замораживания-оттаивания прочность сцепления декоративных ковров с бетоном снижается в допустимых пределах и составляет 0,4 МПа (см. требования в главе 1).

Для исключения возможных отслоений в процессе эксплуатации конструкции разработаны и обоснованы конструктивные способы крепления ковров к бетону.

Предложены и экспериментально испытаны два варианта анкеров: первый изготавливается вместе с ковром и представляет собой стержень, охваченный материалом основы (геотекстилем), второй вариант представляет собой крепежные элементы, выполненные из металлических пластин, которые крепятся после изготовления декоративного ковра.

Наличие креплений является обязательным, особенно на наиболее проблемных участках - краях декоративного покрытия. Ковры должны быть зафиксированы анкерами на расстоянии от края не более 4-5 см, а крепежными элементами — не более 2-4 см. В результате проведенных исследований на морозостойкость установлено, что в местах расположения анкеров после 150 циклов замораживания-оттаивания прочность сцепления ковров с бетоном оказалась выше прочности сцепления слоев между собой - 0,4-0,5 МПа, и разрушение происходило по конструкции декоративного ковра. Выявлено, что расположение анкеров с шагом 20-30 см достаточно для крепления декоративного ковра размером 1 м2 и весом б кг. Целесообразно располагать анкеры в направлении перпендикулярном длине полотна, так как такое расположение анкеров технологически эффективно и извлечение профилей после устройства анкерных элементов не повредит материал геотекстиля.

Исследованиями выявлено, что прочность сцепления крепежных элементов

составляет 0,7 МПа на один крепежный элемент с площадью занимаемой поверхности 3-4 см2. Этого не достаточно для надежного крепления декоративного ковра размером 1 м2 и весом 6 кг, но данные крепежные элементы позволяют фиксировать краевые зоны декоративного ковра, где невозможно устройство анкеров.

Установлено, что крепление декоративных ковров в виде анкеров и крепежных элементов обеспечивает надежное сцепление декоративных ковров с наружным бетонным слоем панели, где их отслаивание может вызываться только разрушением бетона самой панели.

Для отделки декоративными коврами сложных элементов ограждающих конструкций зданий в заводских условиях возможен вариант приклеивания покрытий к готовым изделиям.

Проведенными исследованиями выявлено, что при температуре ниже 10-15°С или изгибе радиусом менее 4-5 см происходит хрупкое разрушение декоративных ковров. Для оклеивания декоративными коврами ограждающих элементов зданий в заводских условиях наиболее приемлемыми являются сухие (порошкообразные) клеи на основе цемента и полимерного связующего. Не целесообразно использовать клеи на органических растворителях в закрытых помещениях, так как в этом случае необходимо использовать принудительную вентиляцию. Клеи на органических растворителях могут отрицательно влиять на прочность сцепления декоративных ковров с бетоном из-за возможного разрушения материала геотекстиля. Выше сказанное относится и к. многокомпонентным клеям (например, на основе эпоксидных смол). Высокая стоимость многокомпонентных клеев ограничивает их применение в промышленных масштабах.

Клей должен иметь жизнеспособность не менее 1,5-2,0 часов, достаточную для нанесения клеевого состава на склеиваемые поверхности. Прочность клеевого соединения должна быть не менее прочности сцепления слоев ковра между собой (не менее 0,4 МПа). Клей должен набирать начальную прочность в течение 2-4 часов. Полное схватывание клеящего вещества должно происходить не более, чем через 24 часа.

Для фиксации и прижатия приклеенных декоративных ковров к поверхности необходимо использовать специальные удерживающие устройства (рейки, зажимы, струбцины), которые бы одновременно придерживали декоративные ковры на поверхности изделия и обеспечивали требуемое давление на склеиваемые поверхности, не повреждая при этом конструкцию ковра.

Разработан и обоснован способ захвата и укладки большеразмерных декоративных ковров в форму, который может осуществляться с помощью предложенной принципиальной конструкции оборудования (рисунок 2).

Устройство для захвата и укладки декоративных ковров в форму представляет собой траверсу с закрепленными на ней захватывающими механизмами. Процесс укладки ковров можно выполнять на постах конвейерной линии в короткие сроки с помощью подъемно-транспортного устройства, например, приставного крана. Транспортировка декоративного ковра специальным захватным устройством с места складирования в форму перед бетонированием позволяет избежать деформации декоративного покрытия.

Рисунок 2. Принципиальная схема траверсы с захватывающими механизмами для укладки декоративных ковров в форму: 1 - траверса с установленными на ней захватывающими механизмами; 2 - устройство принудительного снижения; 3 - рычаг управления захватами; 4 - рычаг управления устройством принудительного снижения; 5 - трос для подъема замыкающей рамы; 6 - замыкающая рама; 7 - губки; 8 - зажимы устройства захвата; 9 -декоративный ковер с устроенными анкерами

Разработаны и предложены схемы раскладки декоративных ковров в форме, способствующие сокращению общей длины стыковочных швов, а значит и сокращению расхода материалов и уменьшению времени на заделку швов.

Созданы и испытаны варианты стыкования декоративных ковров между собой в форме (рисунок 3).

Края декоративных ковров стыкуются с помощью клеевого, термоклеевого или специализированного модифицированного состава для заделки швов. Толщина шва не должна превышать 3,0-4,0 мм. Чтобы скрыть шов стыкования на лицевой стороне декоративного ковра, его декорируют тем же материалом, который используют для изготовления декоративного слоя под цвет покрытия. Оставшееся пространство шва заполняется клеевым составом.

В результате исследований установлено, что в зависимости от схемы раскладки ковров в форме примерное время заделки швов термоклеем при помощи термоклеевого пистолета со скоростью 10-20 мм/с для одномодульной панели с длиной шва 7100 мм составляет 10-11 минут.

7

Рисунок 3. Варианты стыкования декоративных ковров в форме: 1 - геотекстиль; 2 — уплотняющий слой; 3 - декоративный слой; 4 - защитный полиэтиленовый слой; 5 - скотч; 6 -под дон формы; 7 - клеевой состав; 8 - декоративная крошка

Разработанные варианты стыкования декоративных ковров позволяют создать равнопрочную конструкцию отделочного покрытия из нескольких элементов покрытия и обеспечить быструю стыковку и надежную фиксацию декоративных ковров в форме.

В четвертой главе рассматривается разработка технологии формования ограждающих элементов зданий с декоративными коврами на домостроительных предприятиях и оценка ее экономической эффективности. Технология изготовления ограждающих элементов зданий с применением ковров отличается от традиционных способов производства панелей наружных стен наличием дополнительных технологических операций при формовании изделий, связанных с укладкой и стыковкой ковров в форме.

Технология изготовления ограждающих элементов зданий с применением декоративных ковров была проверена в заводских условиях Перовского комбината строительных материалов (ПКСМ) по поточно-агрегатной технологии с тепловлажностной обработкой в ямных камерах. В заводских условиях были изготовлены три панели ограждения лоджий ОЛ-4 серии ГМС 2001 (рисунок 4).

В заводских условиях выявлен наиболее эффективный способ подготовки формы и крепления декоративных покрытий, который заключается в предварительной обработке соприкасаемых с ковром поверхностей формы грунтовкой, используемой для подготовки бетона перед окраской панелей, а также расположения двухстороннего скотча на полиэтиленовой пленке. Данные операции позволили исключить смещение ковра при формовании и затекание цементного теста под ковер. Операция, включающая нанесение грунтовки и ее сушку, заняла около 10-15 минут (в основном из-за низкой температуры в цехе).

В результате проведенной работы была проверена возможность формования в заводских условиях панелей ограждения лоджий с применением декоративных ковров. Конструкция декоративных ковров, способы их анкеровки и способы крепления покрытий к форме выдержали все технологические нагрузки, которые воздействовали на них в процессе изготовления панелей ограждения лоджий, включая виброударное уплотнение и тепловлажностную обработку.

Разработана технология формования наружных ограждающих элементов с предварительно изготовленными декоративными коврами применительно к конвейерной линии Бескудниковского комбината строительных материалов (БКСМ). Использование данной технологии осуществляется на посту подготовки форм сразу после их очистки и заключается в укладке и стыковке декоративных ковров (рисунок 5). Укладка декоративных ковров в заранее подготовленную форму производится подъемным устройством с помощью приставного крана.

По окончании укладки декоративных покрытий в форму в некоторых случаях требуется заделка швов между полотнами декоративных ковров, которую выполняют с помощью термоклеевого или полимерцементного пигментированного состава. За счет характеристик ковров толщина шва не превышает 3,0-4,0 мм.

После тепловой обработки и распалубки изделий полиэтиленовую пленку надрезали по трем сторонам контура ковра и откидывали для ускорения высыхания покрытия. В дальнейшем пленка служит защитой при транспортировке панелей, окончательное ее удаление происходит только при монтаже.

.РАСПАЛУБКА ИЗДЕЛИЯ

открытие поверхности декоративного ковра, надрезанием защитного полиэтиленового слоя

—

1. ПОДГОТОВКА ФОРМЫ ПЕРЕД УКЛАДКОЙ КОВРОВ

обработка поверхностей >ормы в местах/ крепления/ ковров

2. УКЛАДКА ДЕКОРАТИВНОГО КОВРА В ФОРМУ

удаление защитного

слоя скотча; укладка декоративных ковров в форму

5. ФОРМОВАНИЕ ПАНЕЛИ бетонирование; вибрирование; тепловлажностная обработка изделия

. ПОДГОТОВКАХ К ФОРМОВАНИЮ ' смазка поверхностей формы,не занятых коврами; установка арматурного каркаса и закладных деталей

3. СТЫКОВАНИЕ ДЕКОРАТИВНОГО КОВРА В ФОРМЕ

заделка швов между полотнами декоративных ковров

| |- технологичекие операции по устройству отделочного слоя;

| |- технологичекие операции по изготовлению панели

Рисунок 5. Технология заводской отделки лицевой поверхности панелей наружных стен с применением декоративных ковров

Предварительный расчет показал, что процесс укладки декоративных ковров в форму с последующим стыкованием их между собой занимает 10-15 мин, не задерживая цикл производства изделий на конвейерной линии. Для укладки и стыковки ковров достаточно трех рабочих Ш-1У разряда, первый управляет приставным краном и производит подачу ковров с поста временного складирования на пост подготовки форм специальным захватным устройством. Второй в это время устанавливает декоративный ковер в проектное положение и производит его опускание с помощью дополнительного устройства снижения. Параллельно с укладкой третий рабочий завода производит заделку швов уже уложенных в форму декоративных ковров.

Таким образом, технология изготовления ограждающих элементов зданий с применением предварительно изготовленных декоративных ковров не усложняет

существующую технологию производства и может использоваться на разных технологических линиях предприятий крупнопанельного домостроения.

При разработке технологии приклеивания декоративных ковров выявлено, что существенным недостатком данного способа отделки является наличие дополнительных производственных площадей на заводах крупнопанельного домостроения, которые необходимы для выдержки готовых изделий и набора прочности клеевых соединений. Совокупность таких факторов, как дополнительная обработка поверхности панели, неравномерное нанесение клеевого состава, недостаточное усилие прижима и недостаточная выдержка в связи с высыханием клея и т.п., влияют на качество сцепления приклеенных декоративных ковров.

Технико-экономическая оценка способа формования была выполнена на основе сопоставления полученных результатов работы с показателями, полученными при формовании трехслойной панелей наружных стен с фасадной отделкой из керамической плитки, применительно к конвейерной технологии Краснопресненского ЖБК ОАО "ДСК-1".

Изготовление железобетонной панели наружной стены с отделкой декоративными коврами примерно в два раза дешевле изготовления наружной стеновой панели с отделкой керамической плиткой «под кирпич» Краснопресненского ЖБК ОАО «ДСК-1».

Экономическая эффективность формования трехслойных панелей наружных стен с фасадной отделкой декоративными коврами достигается за счет низкой стоимости отделочного слоя и снижения трудозатрат на его устройство.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ

1. Выявлено, что наиболее перспективными способами заводской отделки ограждающих элементов зданий являются способы, применяемые в процессе формования, в частности с использованием декоративных ковров. Разработаны дополнительные требования, предъявляемые к технологии изготовления панелей наружных стен с фасадным покрытием в виде декоративных ковров.

2. Выявлены рациональные технологические параметры для изготовления изделий с декоративными коврами в заводских условиях, позволяющие использовать существующее оборудование на действующих предприятиях крупнопанельного домостроения, без изменения основной технологии изготовления панелей наружных стен. Установлено, что для поддержания высокой прочности бетона изделий и сохранения максимальной прочности сцепления декоративных ковров с бетоном рекомендуемая подвижность бетонной смеси составляет 10-12 см ОК, амплитуда вибрации 0,57-0,65 мм, амплитуда удара 4,7-5,5 мм, продолжительность вибрационного, ударного и вибрационно-ударного уплотнения 40-60 с.

3. Разработан и исследован способ крепления декоративных ковров к наружным ограждающим элементам, при котором декоративные ковры укладываются в форму перед бетонированием и изготавливаются с панелью в едином цикле. Разработаны конструктивные способы крепления декоративных ковров к бетону панели наружной стены: с помощью анкеров, устраиваемых в процессе изготовления декоративного ковра и являющихся его частью; с помощью крепежных элементов, врезающихся в основу (геотекстиль) декоративного ковра после его изготовления.

4. Разработан и исследован способ приклеивания декоративных ковров к готовой панели после тепловлажностной обработки, позволяющий отделывать поверхности сложной геометрической формы, и изучены его технологические особенности. Установлено, что недостатками способа оклеивания изделий декоративными коврами являются те же, что и у способов оштукатуривания и отделки набрызгом: предварительная выдержка изделий после тепловлажностной

обработки и операции, связанные с подготовкой поверхностей панелей. В связи с этим способ приклеивания показал недостаточную эффективность для массового заводского производства панелей наружных стен с декоративными коврами.

5. Разработан и обоснован способ захвата и укладки болыперазмерных декоративных ковров в форму, который может осуществляться с помощью предложенной принципиальной конструкции оборудования. Разработаны и предложены схемы раскладки декоративных ковров в форме, позволяющие уменьшить длину общего стыковочного шва и уменьшить время на соединение декоративных ковров между собой. Созданы варианты стыкования декоративных ковров между собой в форме, с толщиной шва 3,0-4,0 мм и возможностью его декорирования каменной крошкой в цвет покрытия.

6. Проверена возможность формования в заводских условиях панелей ограждения лоджий ОЛ-4 серии ГМС 2001 с применением предварительно изготовленных декоративных ковров на Перовском комбинате строительных материалов (ПКСМ).

7. Разработаны и исследованы технологические приемы формования наружных ограждающих элементов с предварительно изготовленными декоративными коврами применительно к конвейерным линиям предприятий крупнопанельного домостроения. Разработан вариант надежного крепления декоративных ковров к форме, который заключается в предварительной обработке соприкасаемых с ковром поверхностей формы полимерными составами, а также расположения элементов фиксации на полиэтиленовой пленке.

8. Изготовление железобетонной панели наружной стены с отделкой декоративными коврами примерно в два раза дешевле изготовления наружной стеновой панели с отделкой керамической плиткой «под кирпич» Краснопресненского ЖБК ОАО «ДСК-1».

9. Предлагаемая технология формования панелей наружных стен с предварительно изготовленными декоративными коврами позволяет получить изделия с фасадной отделкой высокого качества, разнообразной палитрой цветовых решений, высокой долговечностью, ремонтопригодностью, максимальной заводской

готовностью, не усложняя при этом технологию формования изделий на существующих линиях предприятий крупнопанельного домостроения.

Публикации по теме диссертации

1*. Граник, М.Ю., Григорьева, П.И., Плаксенко, Н.В. Новый вид заводской отделки крупнопанельных зданий / М.Ю. Граник, П.И. Григорьева, Н.В. Плаксенко // Строительные материалы. - 2011. - №3 - с. 24-27.

2. Григорьева, П.И., Плаксенко, Н.В. Перспективные варианты заводской отделки крупнопанельных зданий / П.И. Григорьева, Н.В. Плаксенко // ГОСТ (Галерея Оборудования и Строительных Технологий) - спец. проект аналитического журнала СНИП (Строительство. Недвижимость. Инвестиции. Проекты.). - 2011. -№2.-с. 54-55.

3*. Граник, М.Ю., Григорьева, П.И., Плаксенко, Н.В. Механизированное изготовление декоративных ковров для заводской отделки крупнопанельных зданий / М.Ю. Граник, П.И. Григорьева, Н.В. Плаксенко // Строительные материалы. - 2012. - №4 - с. 30-33.

4*. Григорьева, П.И. Изготовление ограждающих элементов зданий с декоративными коврами на технологических линиях предприятий крупнопанельного домостроения / П.И. Григорьева // Строительные материалы. -2013. -№3 - с. 22-23.

5*. Пат. 2492302 Российская Федерация. Строительный элемент здания с декоративным армированным слоем / Николаев C.B., Григорьева П.И., Плаксенко Н.В., Граник М.Ю.; заявитель и патентообладатель ОАО "ЦНИИЭП жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)". - №2012111692/03; заявл. 27.03.2012; опубл. 10.09.2013, Бюл. №25,- 6 с.

* Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

Тираж 60 экз. Отпечатано в типографии ООО «ПОЛИПРИНТ». Москва, Дмитровское шоссе 9, строение 3.

Открытое акционерное общество «Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий»

На правах рукописи

04201363970

Григорьева Полина Игоревна

«Технология заводской отделки наружных стеновых панелей с применением предварительно изготовленных

декоративных ковров»

05.23.08. - Технология и организация строительства

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель, д.т.н

Л.П. Нагрузова

Москва 2013 г.

Содержание работы

Введение .............................................................................. 4

Глава 1. Опыт применения отечественных и зарубежных технологий заводской отделки лицевой поверхности наружных стеновых панелей в крупнопанельном домостроении....................... 11

1.1. Анализ отечественных и зарубежных технологий заводской отделки лицевой поверхности наружных стеновых панелей

по затвердевшему бетону.............................................. 12

1.2. Анализ отечественных и зарубежных технологий заводской отделки лицевой поверхности в процессе формования наружных стеновых панелей.......................................... 19

1.3. Требования, предъявляемые к технологии изготовления панелей наружных стен с фасадным покрытием в виде декоративных ковров .................................................. 36

1.4. Выводы .................................................................. 39

Глава 2. Влияние технологических факторов на прочность сцепления

декоративных ковров с бетоном ..................................... 40

2.1. Постановка задачи ...................................................... 40

2.2. Исследование влияния технологических факторов на прочность сцепления декоративных ковров с бетоном.......... 48

2.3. Оптимизация влияния технологических параметров на прочность сцепления декоративных ковров с бетоном .......... 62

2.4. Выводы ................................................................... 73

Глава 3. Исследование технологических приемов по дополнительным

способам крепления декоративных ковров к наружным

ограждающим конструкциям.......................................... 75

3.1. Разработка вариантов крепления декоративных ковров к

бетону ...................................................................... 77

3.1.1. Фасадное покрытие, прикрепляемое в процессе

формования ограждающих конструкций .......................... 77

3.1.2. Ковры, приклеиваемые к готовым изделиям................... 90

3.2. Разработка вариантов укладки декоративных ковров в форму............................................................................................... 98

3.3. Разработка вариантов раскладки декоративных ковров в форме перед бетонированием........................................... 101

3.4. Разработка вариантов стыкования декоративных ковров между собой в форме .................................................. 103

3.5. Выводы ................................................................... 105

Глава 4. Производственная проверка предлагаемого способа отделки

панелей и разработка технологических схем их изготовления 106 4.1. Производственная проверка технологии отделки панелей

декоративными коврами ......................................................... 107

4.2. Разработка технологической схемы изготовления изделий с применением декоративных ковров в процессе формования ... 118

4.3. Разработка технологической схемы с применением наклеивания декоративных ковров к изделиям после

тепловой обработки ..........................................................................................................127

4.4. Технико-экономическая оценка способа формования панелей наружных стен с применением декоративных ковров ......................130

4.5. Выводы ......................................................................................................................................135

Общие выводы ............................................................................................................................................136

Список использованной литературы......................................................................................139

Приложение 1. Расчет трехфакторного эксперимента..........................................150

Приложение 2. Расчет четырехфакторного эксперимента....................................156

Приложение 3. Варианты расположения быстроустраиваемых

удерживающих устройств................................................................................................................161

Приложение 4. Схемы раскладки декоративных ковров в форме перед

бетонированием..........................................................................................................................................163

Введение

В соответствии с национальным проектом «Доступное и комфортное жилье - гражданам России» [1] и федеральной целевой программой «Жилище» [2], к 2015 году поставлены задачи о повышении доступности жилья и гарантировании проживания граждан России в комфортабельных условиях. Основными задачами являются: формирование условий для развития и дальнейшего усовершенствования массового возведения жилья экономкласса; повышение уровня обеспеченности граждан России жильем за счет увеличения объемов жилищного строительства.

Приоритетным направлением программы является стимулирование развития жилищного строительства за счет: формирования нового сегмента социально-ориентированного жилья, отвечающего требованиям ценовой доступности; повышения качеств жилища за счет модернизации и обновления оборудования, повышения эффективности технологий строительства и производства строительных материалов.

Анализ строительства за последние годы в гг. Москве, Санкт-Петербурге и других городах подтверждает эффективность полносборного крупнопанельного домостроения, которое и сегодня остается одним из основных способов возведения зданий [3]. На сегодняшний день в крупнопанельном исполнении строится примерно 10-13 млн. м2 жилья в год [4]. В отличие от других способов возведения жилых зданий (монолитный, сборно-монолитный, каркасный и др.) крупнопанельное домостроение имеет ряд достоинств:

• сооружение зданий в 2-3 раза быстрее;

в меньшие трудозатраты;

• возведение зданий не зависит от погодных условий;

• сравнительно низкая себестоимость - на 15-30% ниже монолитного, каркасного, блочного.

Развитие и совершенствование полносборного домостроения - основные направления реализации программы массового жилищного строительства,

которое остается самой быстрой и экономически эффективной технологией возведения жилья, которая может обеспечить достаточную комфортность проживания различных групп населения, несмотря на сокращение доли в общем объеме строительства [5].

В настоящее время объем выпуска крупнопанельных изделий не только не сократился, но и несколько вырос за счет домостроительных предприятий городов Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Твери, Ростова-на-Дону и др. городов [6].

Одной из важнейших задач крупнопанельного строительства является улучшение качества наружной отделки фасадных элементов зданий. При этом под качеством понимается степень соответствия наружной отделки сборных стеновых панелей современным требованиям, обусловленным особенностями массового индустриального строительства: максимальной заводской готовностью изделий, возможностью механизированного их изготовления, необходимостью разнообразия цвета и фактуры, экономичности и др. Практика показывает, что многие материалы и изделия, применяемые для наружной отделки зданий, не соответствуют этим требованиям: ограниченная палитра цветовых решений, высокая стоимость, недостаточная долговечность многих отделочных материалов. Для современных полносборных зданий, главной характеристикой которых является простота форм, решающее значение приобретает качество и разнообразие применяемых видов отделки панелей наружных стен.

Отделочные операции, выполняемые на одном предприятии, должны обеспечивать возможность применения разнообразных видов отделки, не требующих для этого сложного технологического оборудования и легко вписывающихся в основной процесс производства.

В заводских условиях отделку лицевых поверхностей бетонных панелей можно выполнять или в процессе их изготовления (то есть в процессе формования), или после распалубки и твердения изделий.

Наиболее перспективными являются способы отделки, используемые непосредственно в процессе формования и позволяющие исключить

дополнительные технологические операции, организовать выпуск изделий без монтажа дополнительного технологического (отделочного) оборудования и увеличения производственных площадей, а также снизить трудозатраты.

При выборе способа наиболее рациональным решением является формование панелей наружных стен (далее НС) «лицом вниз», так как при этом обеспечивается лучшее уплотнение облицовочного слоя, сцепление его с бетоном панели и надежность его фиксации. Следует учитывать, что используемый в конкретной технологии парк форм и оборудования приспособлен только для данного способа производства. Поэтому смена способа производства может потребовать частичной или полной его модернизации.

Проблеме совершенствования технологии заводской отделки элементов зданий посвящены работы многих исследователей в области полносборного крупнопанельного домостроения. Работы Анцуповой С.Г., Ярошевского JI.M., Севериновой Г.В., Когана Г.С. [7, 8, 9, 10] посвящены отделке покрытиями на основе каменной крошки. Лисицин Ю.В. [11] занимался разработкой ковровой керамики. Труды Суслина Б.Н., Крюкова А.Р. [12, 13] посвящены разработке рельефной отделки индустриальных зданий. Большой вклад в создании эффективных способов индустриальной отделки внесли Граник Ю.Г., Нагрузова Л.П., Цуранов Л.М., Жадановский Б.В., Самойлович В.В., Халилов P.P., Ершов С.К., Скуратенко E.H. [14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21]. В результате исследований, проведенных в ОАО "НИЦ" Строительство", ОАО "Центральном научно-исследовательском и проектном институте жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)" (далее ЦНИИЭП жилища) были освоены и внедрены в широкую практику многочисленные технологии формования панелей НС с фасадной отделкой. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки, некоторые из них эффективно применяются при изготовлении ограждающих элементов зданий.

В связи с появлением новых отделочных материалов весьма актуальным стало получения отделочных покрытий, сочетающих высокие декоративные и эксплуатационные качества с их относительно низкой стоимостью.

В современных условиях важной задачей становится разработка такой технологии и способов нанесения долговечных покрытий, которые бы вписывались в существующую технологию формования панелей, не увеличивая цикл их производства. Так, в ЦНИИЭП жилища разрабатывается способ отделки панелей НС и панелей ограждения лоджий, при котором предварительно изготовленные декоративные ковры укладываются в форму до бетонирования [22]. Особенность данной технологии заключается в том, что декоративное покрытие формуется с панелью в едином цикле и не требует дополнительной доводки после распалубки изделий.

Повышение заводской готовности изделий и фасадных деталей имеет целью максимально сократить объемы монтажных и отделочных работ в построечных условиях.

В работе выдвинута научная гипотеза, что за счет применения в панелях наружных стен декоративных ковров можно, не нарушая и не усложняя существующую технологию изготовления изделий, получить панели с фасадной отделкой, обладающие большей архитектурной выразительностью, высокой атмосферостойкостью и меньшей себестоимостью.

Цель диссертационной работы заключается в научном обосновании и разработке технологических решений заводской отделки панелей наружных стен декоративными коврами, включая способы их крепления к фасадным поверхностям, обеспечивающих высокое качество, надежность фиксации и разнообразие лицевых поверхностей изготавливаемых изделий без изменения существующего оборудования и технологии производства.

В соответствии с поставленной целью сформулированы задачи исследования:

1. Провести анализ существующих отечественных и зарубежных способов заводской отделки наружных стен зданий и выявить наиболее эффективные их них.

2. Выявить совокупность дополнительных требований, предъявляемых к отделке наружных стеновых панелей декоративными коврами.

3. Исследовать влияние различных технологических параметров на прочность сцепления декоративных ковров с бетоном панелей наружных стен.

4. Определить эффективные способы крепления декоративных ковров к поверхности панелей наружных стен.

5. Проверить результаты лабораторных исследований в заводских условиях при формовании панелей наружных стен с фасадной отделкой из декоративных ковров.

Область исследования - отделка наружных фасадных элементов зданий декоративными коврами.

Объектом исследования является технология изготовления наружных стеновых панелей с отделкой декоративными коврами, предметом -технологические процессы по устройству отделочного слоя, включая укладку, фиксацию и стыкование декоративных ковров в форме.

Границы исследования - индустриальное производство наружных стеновых панелей с фасадным покрытием в виде декоративных ковров, прикрепляемых в процессе изготовления изделий или после тепловой обработки изделий.

Методика исследования включает: анализ на основе литературных источников существующих способов отделки лицевых поверхностей наружных стен в заводских условиях; теоретические и экспериментальные исследования (на образцах) конструктивно-технологических параметров крепления декоративных ковров к панелям наружных стен при формовании или после тепловой обработки; экспериментальную проверку предлагаемых способов отделки декоративными коврами на заводах крупнопанельного домостроения.

Достоверность полученных результатов основана на проведении комплекса теоретических и экспериментальных исследований с применением математического планирования экспериментов и их проверкой на натурных образцах изделий в производственных условиях.

Научная новизна работы:

1. Исследование и разработка технологии заводской отделки

железобетонных панелей наружных стен с применением предварительно изготовленных декоративных ковров.

2. Выявление количественных зависимостей между режимами формования и качественными характеристиками изготавливаемых изделий с предлагаемым видом отделки.

3. Определение рациональных конструктивно-технологических параметров изготовления панелей наружных стен с отделкой декоративными коврами и исследование факторов, обеспечивающих надежное крепление декоративных ковров к бетону панели.

4. Изучение и разработка технологических приемов по дополнительному устройству анкерных элементов в декоративных коврах.

5. Исследование и обоснование оптимальных схем и способов стыкования декоративных ковров в форме и выявление влияния геометрических размеров ковров на продолжительность выполнения технологических операций.

Основные положения, выносимые на защиту:

- технология заводской отделки наружных стеновых панелей и параметры их формования с применением предварительно изготовленных декоративных ковров, обеспечивающие надежное сцепление покрытий с бетоном;

- конструктивно-технологические решения крепления декоративных ковров к бетону наружных стеновых панелей;

- разработка технологических приемов стыкования декоративных ковров между собой, укладки и фиксации в форме.

Практическая значимость полученных результатов состоит в том, что предлагаемая технология заводской отделки наружных железобетонных панелей с помощью предварительно изготовленных декоративных ковров позволяет получить изделия высокого качества с максимальной заводской готовностью, не требуя сложного технологического оборудования и легко вписываясь в основной процесс производства.

Освоение данной технологии действующими заводами позволит:

- упростить технологию отделки панелей наружных стен без значительных

капитальных вложений;

- получать панели с фасадной отделкой, не усложняя заводскую технологию изготовления стеновых конструкций дополнительными операциями после тепловлажностной обработки.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы, основные положения и выводы изложены автором в докладах, выступлениях и материалах ряда межрегиональных и международных научно-технических конференций: Межрегиональной научно-практической конференции "Инновационное развитие, модернизация и реконструкция объектов ЖКХ в современных условиях", Республика Хакасия, г. Абакан, 2010 г.; Международной научно-практической конференции "Модернизация крупнопанельного домостроения - локомотив строительства жилья экономического класса", г. Москва, 2011 г.; II Международной научно-практической конференции "Возрождение крупнопанельного домостроения в России", г. Москва, 2012 г.

Публикации. Основные результаты проведенной работы опубликованы в 12 печатных трудах, в том числе 4 в научных изданиях, соответствующих перечню, указанному в положении ВАК о порядке присуждения ученых степеней, включая один патент на изобретение.

Внедрение результатов работы осуществлено на Перовском комбинате строительных материалов (ПКСМ) в г. Москве при изготовлении опытной п