Эффективные монолитно-слоистые изделия объемного прессования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Библиотека научных разработок и проектов НИУ МГСУ

В.Н. Соков, А.Э. Бегляров

ЭФФЕКТИВНЫЕ 
МОНОЛИТНО-СЛОИСТЫЕ ИЗДЕЛИЯ 
ОБЪЕМНОГО ПРЕССОВАНИЯ

2-е издание (электронное)

Москва   2017

УДК 691.32
ББК 65.305.6
С59

СЕРИЯ ОСНОВАНА В 2008 ГОДУ
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор Д. Р. Дамдинова, зав. кафедрой 
промышленного и гражданского строительства ФГБОУ ВПО «ВосточноСибирский государственный университет технологий и управления»; 
доктор технических наук, профессор Д. В. Орешкин, зав. кафедрой 
строительных материалов ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский 
Московский государственный строительный университет»
Монография рекомендована к публикации научно-техническим советом МГСУ

С59
Соков, Виктор Николаевич.

Эффективные монолитно-слоистые изделия объемного прессования [Электронный ресурс] : монография / В. Н. Соков, А. Э. Бегляров ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск. гос. строит. 
ун-т. — 2-е изд. (эл.). — Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 143 с.). 
— М. : Изд-во МÈÑÈ—ÌÃÑÓ, 2017. — (Библиотека научных разработок 
и проектов НИУ МГСУ). — Систем. требования: Adobe Reader XI либо 
Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10".

ISBN 978-5-7264-1532-1
Рассмотрены энергосберегающая и ускоренная технология получения 
монолитно-слоистых стеновых строительных изделий методом объемного 
прессования и описание самих изделий. За счет использования эффекта от 
увеличения в объеме при нагреве зерен предварительно подвспененного полистирола стало возможным сократить технологический процесс, уменьшить 
энергозатраты и получить теплоизоляционный материал с улучшенными 
эксплуатационными свойствами. Подробно представлен механизм структурообразования бетона и теоретически обосновано повышение физико-технических показателей готовой продукции.
Для студентов высших учебных заведений, магистрантов и аспирантов, 
занимающихся научными исследованиями в области строительных материалов. Также может быть полезна инженерно-техническим работникам, менеджерам строительных компаний, строителям-профессионалам и всем, кто 
интересуется строительными материалами.

УДК 691.32 
ББК 65.305.6

Деривативное электронное издание на основе печатного издания: Эффективные 
монолитно-слоистые изделия объемного прессования : монография / 
В. Н. Соков, А. Э. Бегляров ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Моск. 
гос. строит. ун-т. — М. : Изд-во ÌÈÑÈ—ÌÃÑÓ, 2015. — (Библиотека 
научных разработок и проектов НИУ МГСУ). — 140 с. — ISBN 
978-5-7264-1077-7.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных 
техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать 
от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-7264-1532-1
© Национальный исследовательский 
Московский государственный 
строительный университет, 2017

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ ..........................................................................................4

Глава 1. СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА 
МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ И ВОЗМОЖНОСТИ 
ИХ МОДЕРНИЗАЦИИ .........................................................6

Глава 2. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ 
И ОБЩАЯ МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ..............18

Глава 3. МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ 
И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ .....................41

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ 
МОНОЛИТНО-СЛОИСТЫХ ИЗДЕЛИЙ ..........................61

Глава 5. РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО 
РЕЖИМА МОНОЛИТНО-СЛОИСТОГО БЛОКА 
С ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНОЙ ..................................................81

Глава 6. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА 
МОНОЛИТНО-СЛОИСТЫХ СТЕНОВЫХ БЛОКОВ 
МЕТОДОМ ОБЪЕМНОГО ПРЕССОВАНИЯ ....................87

Глава 7. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 
ПРОИЗВОДСТВА СТЕНОВЫХ БЛОКОВ .........................97

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................... 105

Библиографический список ............................................................ 106

ПРИЛОЖЕНИЯ .............................................................................. 112

ВВЕДЕНИЕ

При переходе к новым требованиям по теплозащите использование однослойных ограждающих конструкций стало малоэффективным. Наиболее реальный и перспективный выход из создавшегося положения — применение трехслойных стеновых изделий. 
Однако применяемые в настоящее время подобные изделия имеют 
ряд существенных недостатков: быстрый выход из строя утеплителя при эксплуатации; образование напряжений на границах соседних слоев; связи, объединяющие наружные слои, образуют «мостики холода» и требуют дополнительных затрат на защиту от коррозии и др. Кроме того, технологии изготовления трехслойных 
изделий отличаются повышенной трудо- и энергоемкостью, снижающей эффективность их применения.
Возможный способ устранения указанных недостатков — переход на выпуск энергоэффективных и технологичных стеновых монолитно-слоистых изделий с плавной переходной зоной между 
соседними слоями, получаемых за один технологический прием 
методом объемного прессования, при котором отжимается свободная вода и уплотняется изделие. Среди существенных преимуществ 
таких изделий следует выделить снижение расхода рабочей арматуры за счет передачи нагрузки не только на внутренний несущий 
слой, а на сечение в целом, уменьшение трудоемкости изготовления 
и повышение долговечности.
Целью исследований стали разработка технологии производства 
эффективных стеновых монолитно-слоистых изделий методом объемного прессования и определение основных эксплуатационных 
показателей изделий.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить 
следующие задачи: обосновать возможность получения эффективного стенового изделия методом объемного прессования; изучить 
механизм надежного соединения конструкционных и теплоизоляционного слоев при создании переходных зон в процессе объемного прессования масс; исследовать функциональные зоны трехслойного стенового изделия; найти оптимальные технологические 
параметры; определить основные эксплуатационные показатели 
монолитно-слоистых изделий; исследовать кинетику процесса 
структурообразования цементного камня, находящегося в обжатом 
состоянии; разработать технологию изготовления трехслойных из

делий из бетонов различной плотности; провести производственную апробацию полученных результатов.
В главе 1 произведен анализ существующих способов производства многослойных изделий как в России, так и за рубежом. 
Рассмотрены их положительные и отрицательные стороны, а также потенциальные возможности для повышения эффективности 
производства и улучшения свойства конечной продукции; приведены количественные данные об эффективности от использования 
теплоизоляционных материалов в многослойных конструкциях.
Описанию научной части и общей методике проведения исследования посвящена глава 2. Здесь подробно описаны физические, 
химические и физико-химические процессы, происходящие при 
объемном прессовании в формах и способствующие повышению 
прочности монолитно-слоистых изделий.
Лабораторные испытания и построение математической модели технологии описаны в главе 3. В графической форме приведен 
ряд зависимостей, позволяющих судить о влиянии на конечные 
свойства изделий различных технологических параметров.
В главе 4 собраны данные по результатам испытаний полученных 
многослойных образцов на прочность, сжатие, термическое сопротивление, сопротивление паропроницанию и среднюю плотность, 
а также на прочность сцепления слоев друг с другом.
Большое практическое значение имеет расчет температурновлажностного режима работы ограждения из разработанных изделий в погодных условиях г. Москвы, данный в главе 5. Вычислено положение точки росы, а также количество конденсата, выпадающего в толще ограждения за зимний период года, и время, в 
течение которого произойдет удаление влаги из конструкции в 
теплое время года.
В главе 6 подробно описан технологический процесс производства разработанных изделий с детальной проработкой каждого технологического передела и оптимальной рецептурой для получения 
качественных изделий при минимальном расходе средств.
В главе 7 при расчете параметров экономической эффективности производства использованы данные на начало 2015 г. Также 
определена себестоимость продукции с учетом расходов на заработную плату, аренду помещения, амортизацию производственных 
фондов, налоговые отчисления и расходы по содержанию цеха; 
вычислена рентабельность производства и срок окупаемости вложенных средств.

Глава 1

СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДСТВА 
МНОГОСЛОЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ И ВОЗМОЖНОСТИ
ИХ МОДЕРНИЗАЦИИ

Несмотря на то, что наша страна является одной из ведущих в 
мире по производству энергии, она значительно уступает странам 
с высоким уровнем экономического развития в вопросах рационального использования энергоресурсов. Сейчас во всем мире более важной задачей стало энергосбережение, нежели увеличение 
объемов производимой энергии. В России на отопление зданий 
ежегодно расходуется 240 млн т условного топлива (т у. т.), что приблизительно равняется 20 % от общего расхода тепловых ресурсов 
в стране. Эффективное снижение энергозатрат на отопление требует комплексного подхода к решению этой проблемы. Потери 
энергии начинаются еще при подаче тепла потребителям с ТЭС. 
В настоящее время они оцениваются в 20…25 % от всей потребляемой энергии, что составляет в год 60 млн т у. т. В Европе за счет 
использования эффективной теплоизоляции тепловых сетей этот 
показатель в 1,5…2 раза ниже. При снижении расхода топлива на 
отопление падает содержание СО2 и уменьшается так называемый 
парниковый эффект. Исследования, проведенные в Англии, показали, что в расчете на 1 м2 строительной площади при использовании 5 см эффективных изоляционных материалов через 50 лет 
содержание в атмосфере СО2 сократится на 1 т. Выгода оказывается более значительной, если принять во внимание объем всей жилой площади и те преимущества, которые обусловлены повышенной комфортностью производственных и жилых помещений. 
В этой связи одной из важнейших задач на сегодня является обеспечение надежной и качественной теплозащиты зданий, обеспечивающей ресурсо- и энергосбережение, увеличивающей комфортность пребывания в зданиях и снижающей выбросы СО2 в окружающую среду [51; 104].
Для этого с наступлением нового тысячелетия в нашей стране 
для вновь возводимых зданий вступили в силу требования второго 
этапа энергосбережения, установленные изменением № 3 к 
СНиП II-3—79 «Строительная теплотехника» (с 01.01.2000 г.) и 
СНиП 23-02—2003 «Тепловая защита зданий» (с 01.10.2003 г.) [71], 

расширяющие возможности в выборе технических решений и методов соблюдения нормируемых показателей. В соответствии с 
этими документами приведенное сопротивление теплопередаче 
покрытий, стен, а также чердачных перекрытий над холодными 
подвалами и подпольями повышено в 1,2…1,75 раза в сравнении 
со значениями первого этапа, а в целом в сравнении с ранее действующими нормами — в 3…3,5 раза. Данное обстоятельство повлекло за собой пересмотр всех имеющихся конструктивных решений ограждений с целью повышения эксплуатационной долговечности и улучшения теплоизоляционных свойств.
При переходе к новым стандартам теплозащиты оказалось малоэффективным использование однослойных ограждающих конструкций из легких и ячеистых бетонов, а также кирпичных и деревянных, из-за существенного увеличения их толщины и, как 
следствие, массы, материало-, энергоемкости и стоимости.
Наиболее эффективным и реальным выходом из сложившегося 
положения стало создание многослойных (двух- и трехслойных) 
изделий с применением высокоэффективных теплоизоляторов, 
преимущественно волокнистых и пенопластовых. Такой путь выбирает большинство развитых стран [34; 35; 40].
К двухслойным относятся системы типа «мокрый» фасад (с наружным штукатурным слоем), системы типа вентилируемый фасад 
(с воздушным зазором) и системы, в которых используется несъемная опалубка.
Способ наружной теплоизоляции стен с оштукатуриванием утеплителя заключается в механическом креплении или приклеивании 
к стенам теплоизоляционных плит и нанесении на них цементной 
штукатурки или полимерцементного покрытия, армированных 
сетками из стали или стекловолокна [101]. В зависимости от крепления к несущей стене разные способы нанесения теплоизоляционного материала и его типа предлагают такие производители, 
как «Истрокон», АОЗТ «Терком», Senergy, Zolpan, Неск (Германия) 
[87], Cegecol Casco Nobel France (Франция) и др. К основным недостаткам подобных систем относят необходимость использования 
помостей, строительных лесов, люлек и прочего монтажного оборудования; сильное влияние погодных условий на штукатурные 
работы, ограничивающее время монтажа. Системы с наружным 
штукатурным слоем отличаются от систем с воздушным зазором 
отсутствием ограничений по толщине применяемого утеплителя, 
монтируемого к стене дюбелями, а также тем, что для защиты те

плоизоляционного слоя используют фасадные плиты, производимые из разных материалов. Листы (плиты) крепятся на подоблицовочную конструкцию, которая состоит из опирающихся непосредственно на стену кронштейнов, а также несущих профилей, 
монтируемых на кронштейны, к которым при помощи специальных 
крепежей прикрепляются листы (плиты) облицовки. Между утеплителем и фасадными плитами дополнительно предусмотрено 
создание воздушного зазора толщиной не менее 40 мм. К отрицательным качествам вентилируемых фасадов следует отнести теплотехническую неоднородность из-за большого количества металла, 
а также зависимость от противопожарных норм, в соответствии с 
которыми максимально возможное расстояние между облицовкой 
и утеплителем не может быть более 100 мм, а для высотных зданий 
отклонения по высоте могут составлять значения, превышающие 
60 мм. Также аэрозольная конденсация приводит к закрытию вытяжных и приточных отверстий и образованию сосулек на наружной поверхности, препятствующих режиму нормальной вентиляции. Основные производители таких систем, поставляющие на 
российский рынок свою продукцию, — АЛКОН ТРЕЙД (U-kon), 
ДИАТ, ТЕХНОКОМ, МОСМЕК, ГРАНИТОРГЕСС, завод металлоконструкций (КТС) (Россия), EUROFOX (Австрия), SLAVONIA 
(SPIDI), WAGNER-SYSTEM (Германия) [87].
В основу технологии монтажа изделий конструкций с использованием несъемной опалубки заложен принцип конструктора 
«Лего». В качестве кубиков выступают пустотелые блоки пенопласта (ДСП, ЦСП), имеющие специальные пазы, при помощи которых они прочно и легко сцепляются друг с другом. После этого 
блоки армируются и наполняются бетоном. В итоге без значительных затрат усилий, времени и средств создается монолитная железобетонная стена, построенная исключительно из экологичных 
материалов и обрамленная с обеих сторон звуко-, гидро- и теплоизоляционной оболочкой [101]. Поставками несъемной опалубки 
на отечественный рынок занимаются ПК «Марс» (система «Полиблок»), ЗАО компания «Теплостен», Мосстрой-31, а также другие 
производители [97—99; 101; 109]. Тем не менее ее применение ограничено из-за трудоемкости получения однородной структуры при 
заливке бетона и необходимости заливки бетона в несколько рядов, 
а не сразу. Это не рентабельно и довольно не практично. В пенопластовую стену невозможно забить гвозди и т.п. Срок службы данных конструкций составляет 10…20 лет. Трехслойные стеновые на

ружные конструкции жилых, промышленных, общественных и 
сельскохозяйственных зданий применяются различного вида, с 
наружными слоями из тяжелого, легкого бетона и кирпича [17]. 
В качестве утеплителя используются теплоизоляционные материалы (стекловолокнистые, минераловатные и полимерные), перечень которых приведен в СНиП 23-02—2003. Внутренние и наружные слои трехслойных панелей соединяются между собой с помощью различных типов связей (жестких, гибких). Стены в 
зависимости от восприятия нагрузки от здания бывают несущими, 
ненесущими и самонесущими. Несущие — это стены, воспринимающие нагрузки от других частей здания (крыш, перекрытий) и 
передающие их фундаментам вместе с собственной массой. Самонесущие — это стены, опирающиеся на фундаменты, но при этом 
несущие нагрузку лишь от собственной массы. Ненесущие (навесные) — это стены, воспринимающие нагрузку только от собственной массы в пределах одного этажа и являющиеся ограждениями, 
опирающимися на другие элементы каркаса на каждом этаже здания.
По результатам исследований, проведенных в ЦНИИЭП жилища [77], составлено несколько основных способов утепления зданий. В качестве исходного тезиса принято, что конструкция стен 
должна быть многослойной с применением эффективного утеплителя независимо от основного материала, его составляющего. Практика проектирования и расчеты показали, что эффективным может 
считаться утеплитель, обладающий теплопроводностью не выше 
0,09 Вт/(м·°С). Очевидно, что на выбор эффективного утеплителя 
для ограждающих конструкций существенно влияет вид строительства. Трехслойные стены, которые возводятся на стройплощадке с 
применением в виде наружных слоев разных видов мелкоштучных 
изделий и установленного между ними теплоизолятора, используются на протяжении многих лет. Впервые такую конструкцию предложил русский инженер А.И. Герард в 1829 г., в дальнейшем, приняв 
ее за основу, были разработаны варианты многослойных систем. 
Отличительная особенность трехслойных изделий — защита утеплителя от атмосферных и механических воздействий наружными 
слоями. Вследствие этого к нему можно не предъявлять высокие 
требования по прочности, деформативности и теплотехнике.
В США и странах Западной Европы в качестве теплоизоляционных слоев кирпичных стен широко используют минераловатные 

материалы в виде волокна, ваты, плит и матов. Рыхлую вату в качестве засыпки применяют еще в Великобритании и Канаде. Кроме того, по данным аналитического обзора, проведенного Е.А. Король, в некоторых странах небезуспешно применяются кирпичные 
стены с прослойками из воздуха [5].
Трехслойные панели толщиной 450 мм с гибкими связями, включающие минераловатный утеплитель и тяжелый бетон в качестве 
несущих слоев, обладают приведенным сопротивлением теплопередаче до 4,0 м2 К/Вт. В качестве примера подобных изделий 
 могут быть рассмотрены стеновые панели, которые производит 
ОАО «Спецстройбетон — ЖБИ № 17» (г. Москва) [94].
На Краснопресненском заводе ЖБИ выпускают стеновые панели с наружными слоями из бетона на керамзитовом гравии с применением теплоизолятора в трехслойном исполнении, имеющие 
повышенные теплозащитные свойства. Наружная часть панели 
должна соответствовать эстетическим нормам: внешнюю поверхность изделия с этой целью облицовывают стеклянной эмалью, 
керамической плиткой и камнем, наносят фактурный слой путем 
накатки рифлений. Массовый выпуск наружных стеновых блоков 
осуществляется с использованием гибких металлических связей, 
имеющих повышенные технологические свойства. В качестве утеплителя на предприятии используется полистирольный пенопласт 
[105].
Аналогичной конструкцией обладают многослойные блоки 
 «Теплостен» [93], производимые методом литья с применением керамзитобетона и теплоизоляционных вкладышей из вспененного 
пенополистирола. Разница состоит в том, что в качестве материала лицевой декоративной отделки используется обычный или объемно окрашенный мелкозернистый бетон.
К недостаткам таких изделий следует отнести существенную теплотехническую неоднородность конструкций, что обусловлено 
наличием по периметру панелей сквозных ребер жесткости, оконного и дверного проемов, различного вида связей и закладных деталей.
ОАО «Жилищная ассоциация «Раменье»» (г. Раменское Московской области) [102] в процессе строительства многоэтажных домов 
применяет трехслойные кирпичные стены с использованием поэтажных навесных фасадных слоев либо целиком навесных наружных стен. В этом случае в наружных стенах домов серии В-2000 

создается сложная слоистая структура. В качестве основы наружной 
стены используется железобетонная панель толщиной 160 мм, которая жестко связана с несущей конструкцией для увеличения прочности дома в целом. Полимерная теплоизоляция позволяет исключить промерзание панели, а при помощи кирпичной кладки образуется финишный, декоративный, слой.
Для применения в виде теплоизоляционного слоя многослойных 
конструкций в НИИЖБ исследован поризованный арболит с использованием древесной дробленки [66]. Средняя плотность полученного бетона составляет 500…600 кг/м3 при прочности на сжатие 
1,5…3,5 МПа. Такой бетон обладает теплопроводностью 
0,096…0,12 Вт/м °С. В качестве основного преимущества арболита 
в сравнении с другими видами низкотеплопроводных бетонов следует выделить относительно высокую прочность при довольно низкой теплопроводности.
Трехслойные панели типа «сэндвич» представляют собой прочные модульные строительные изделия, которые обычно применяют для устройства внешних и внутренних стен зданий, кровельных 
и потолочных перекрытий. Главным достоинством таких панелей 
является то, что они обладают высокими теплоизоляционными 
свойствами и таким образом позволяют значительно уменьшить 
толщины стен и перегородок при строительстве, увеличивая полезную площадь здания. Их вес очень мал, поэтому монтаж занимает немного времени и не требует больших усилий.
«Сэндвич-панели» состоят из облицовки (существуют ее различные вариации, но наиболее популярна облицовка, состоящая 
из двух стальных профилированных листов, окрашенных или оцинкованных) и из теплоизоляционного слоя, как правило, из пенополистирола либо минераловатного утеплителя. Основной проблемой при монтаже «сэндвич-панелей» является обеспечение их 
удачного стыка (т.е. без зазоров), так как он влияет и на прочность 
соединения элементов конструкции (при небольших зазорах может 
проникнуть холодный воздух), и на наивысшую плотность конструкции. «Сэндвич-панели», кстати, способны изменять свои размеры при колебании температур. В этой связи нужно брать в расчет 
эту особенность и наиболее плотно подгонять стыки, углы и швы, 
чтобы исключить деформацию всей системы [47].
В зарубежных странах с целью изготовления внешних слоев в 
трехслойных конструкциях применяется стеклофибробетон. Глав