Разработка и внедрение инновационных технологий в сфере малоэтажного строительства является наиболее широко обсуждаемой на разных уровнях власти и в бизнес-сообществе при этом прикладных технических решений предлагается, а тем более внедряется, мало.
Продуктом нового проекта является универсальный пространственный каркас на основе стальных (арматура), предварительно напряженных базальто-деревянных или базальтовых стержней, предназначенная для реализации проектных решений в сфере малоэтажного домостроения и инфраструктуры застройки. Материал каркаса определяется выбором применения в конкретном жилом сооружении или объекте инфраструктуры. Так для использования в качестве фундамента зданий оптимальным является применение стального арматурного каркаса, заполненного бетоном, для этих же целей применим и каркас из базальтовой арматуры.
Перекрытия зданий, конструкции купольных сооружений, арок целесообразно выполнять из легких серийно изготавливаемых в заводских условиях элементов каркаса на основе деревянного бруса, центрально-сжатого базальтовым ровингом.
Для плоских пространственных каркасов серийно выпускаемым продуктом являются сетки, собранные из предварительно напряженных деревянных брусков в чулке из базальтового ровинга. Фиксация напряжения стержней в узлах сетки осуществляется в процессе изготовления скручиванием ровинга с последующим зажимом промежуточными шайбами, являющимися элементами сборки узлов каркаса. Узловые соединения каркаса выполняются серийно в виде модульных шайб из базальтовых пластиков, соединяемых при монтаже клеевым способом с фиксацией болтовым соединением.
В купольных конструкциях , элементах каркаса пространственных фахверков, помимо сеток применяются линейные элементы, собираемые по той же технологии. Применение линейных элементов заводского изготовления обусловлено различной длиной стержней в конструкциях фахверков, что затрудняет производство и сборку сеток.
Такие конструкции обладают малым весом при высоких допустимых нагрузках, позволяют размещать внутри них любой утеплитель и проводить различные коммуникации – системы отопления, электроснабжения, связи, использовать технологии несъемной опалубки при заполнении каркаса легкими бетонами, пеностеклом.
По итогам открытого публичного конкурса на лучший архитектурный проект малоэтажного энергоэффективного жилища экономического класса «Дом XXI века», организованного Фондом РЖС, совместно с Союзом архитекторов России, Андрей Боков, президент Союза заявил: «Для разных категорий возрастных, климатических, демографических ситуаций требуется жилье гораздо более разнообразное, чем то, которое сегодня представлено на рынке. Сегодня мы имеем один квартирно-секционный тип, и больше ничего. Ситуация абсолютно абсурдная. Из этого дома нельзя сложить город, ничего. Мы не просто рисуем дома, мы рисуем дома, которые формируют улицы, площади, поселения и так далее, то есть среду обитания. Баланс достоинства и доступности жилья является главной целью».
Предлагаемое решение использования предварительно напряженных элементов стержней пространственных конструкций из базальтового ровинга и твердых сортов древесины дает возможность применения серийной технологии не только в плоских каркасах секционных зданий, но и в других пространственных фахверках, стратодезических и радиальных куполах, различных видов скорлуп и арок, стержневых системах криволинейного очертания, гибридных системах с использованием несъемной опалубки.
Выбор материалов для достижения вышеназванных целей обусловлен возможностью универсального применения материалов на основе базальта не только в конструктивных элементах строительства зданий и сооружений, но и возможностью в формировании инфраструктуры застройки, строительстве дорог и коммуникаций.
В основе лежит простой расчет, основанный на сравнимых физико-механических характеристиках базальтового ровинга и стали.
При одинаковых показателях, принимаемых в расчетах строительных конструкций на растяжение, цена ровинга приблизительно в 2 раза выше стали, а удельный вес в 4 раза меньше.
В то же время предлагаемое решение позволяет отказаться от применения в подобных конструкциях клееных деревянных изделий, используя низкосортные твердые сорта древесины меньших сечений. Это в свою очередь, позволяет значительно сократить затраты на сушку древесины и открывает перспективы применения технологий замещения воды в деревянных изделиях, и как итог, улучшить показатели ползучести древесины и её долговечности.
Замена традиционного применения стали на композитный материал в пространственных каркасах позволяет значительно облегчить конструкции, осуществлять сборку в любых труднодоступных районах, значительно повысить показатели энергоэффективности, как по показателям теплопроводности, так и в технологиях рекуперации тепла в купольных конструкциях.
Отказ от сложных фундаментов позволяет решить проблему утилизации сооружений и строительства на затопляемых территориях и вечномерзлых грунтах, сооружении всплывающих зданий.
Технологии позволяют строить дороги и дорожные сооружения на основе отечественных запатентованных разработок плоских пространственных каркасов с большими несущими нагрузками, создать условия для развития поселений и малого инновационного бизнеса в области разработок комплексных систем жизнеобеспечения, энергоэффективности, переработки возобновляемых ресурсов для потребностей малоэтажного жилья, развитию с/х производства и переработки в труднодоступных районах, обеспечить безопасность в сейсмоопасных районах.
Базальтовое непрерывное волокно (БНВ)
Базальтовое непрерывное волокно (БНВ) получают по одностадийной технологии из природного однокомпонентного сырья – базальта и других горных пород, соответствующих ТУ 21 ГССР-137-84 и ТУ 21 У 509-92 «Сырье из горных пород для производства непрерывного волокна с содержанием, % (по массе):SiO2 (47,5 – 52,5); TiO2 (0,2 – 2,0); Al2O3 (14,0 – 18,0); FeO + Fe2O3 (7,0 – 13,5); CaO (8,0-11,0); MgO (3,5 – 8,5); MnO (˂0,2); п.п.п (˂4,0). Коэффициент использования сырья – 1,1 – 1,0. Базальт плавят при температурах 1400 - 1700°С в электрических или газовых плавильных агрегатах непрерывного действия (печах) ванного типа с определенным соотношением площадей зеркал печи и фидера. Далее осуществляют «точечный» отбор готового расплава в струйный и фильерный платинородиевые питатели, из калиброванных отверстий последнего со скоростью 40-80 м/с вытягивают от 200 до 600 и более элементарных волокон (D = 8,0 – 25,4 мкм). После нанесения на поверхность волокон замасливателя элементарные волокна складываются в один пучок (комплексную нить или ровинг) и наматываются на бобину. При необходимости получить толщину пучка меньше или больше технологической применяют операции трощения.
БНВ имеет разнотолщинность (отклонения по линейной плотности) менее 10% от номинала и выпускается с различным значением текс (1 текс равен весу в граммах 1 км волокна), характеризующим толщину ровинга.
Базовые способы и устройства для получения БНВ впервые в мире были разработаны и реализованы в 1974 году (опытные партии), а в 1985 году – промышленными масштабами украинскими и российскими учеными. Базовыми патентами на способ и устройство для получения минеральных (базальтовых) волокон являются: патент СССР № 1823958 (1991г.), Европатент EP 1380552 (2004 г.).
Автор изобретения Халявин Алексей Борисович - Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.