Возведение зданий и сооружений с применением монолитного бетона и железобетона: Технологии устойчивого развития

ВОЗВЕДЕНИЕ
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
С ПРИМЕНЕНИЕМ
МОНОЛИТНОГО БЕТОНА
И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА

Т Е Х Н О Л О Г И И  У С ТО Й Ч И В О ГО  РА З В И Т И Я

Москва
КУРС
ИНФРА-М

2020

Учебное пособие

О.Э. ДРУЖИНИНА, Н.Е. МУШТАЕВА

Допущено УМО по образованию в области архитектуры
в качестве учебного пособия для студентов вузов,
обучающихся по направлению
«Архитектура»

Строительные технологии для архитекторов
Строительные технологии для архитекторов

УДК 69+693.54
ББК 38я7
          Д 76

Рецензенты:
завкафедрой «Архитектурное материаловедение» МАРХИ
профессор, к. т. н. В. Е. Байер;
доцент кафедры «Архитектура» ГУЗ, к. арх. Е. А. Булгакова;
генеральный директор ООО «Капиталстрой-2000»
В. П. Афанасьев

Дружинина О. Э., Муштаева Н. Е.
Возведение зданий и сооружений с применением монолитного бетона и 
же-лезобетона: Технологии устойчивого развития: Учебное пособие / Дружинина О.Э., Муштаева Н.Е. — Москва: КУРС: ИНФРА-М, 2020. — 128 с. — 
(Строительные технологии для архитекторов)

ISBN 978-5-905554-26-1 (КУРС)
ISBN 978-5-16-006288-4 (ИНФРА-М) 

В учебном пособии освещены архитектурные, технологические и экологические 
аспекты применения монолитного бетона и железобетона, раскрыты принципы устойчивого развития и приведены критерии экологической устойчивости при строительстве 
зданий и сооружений, дано описание новых стандартов строительства, соответствующих 
указанным критериям.
В учебном пособии также освещены основные вопросы технологии возведения 
зданий и сооружений с применением монолитного бетона и железобетона. Подробно 
рассмотрено выполнение всего цикла работ на основе современных технических средств.

УДК 69+693.54
ББК 38я7

Д76

© КУРС, 2013
ISBN 978-5-905554-26-1 (КУРС)
ISBN 978-5-16-006288-4 (ИНФРА-М)

Введение

Строительство как отрасль материального 
производства занимает важнейшее место 
в структуре экономики любого цивилизованного государства. На рубеже веков мир 
объединился вокруг идеи устойчивого развития «для долгосрочного удовлетворения 
основных человеческих потребностей при 
сохранении систем жизнеобеспечения планеты Земля»1. Эта концепция стала определяющей для принятия политических решений, для ведения бизнеса, для обустройства 
среды человеческого обитания. В основе современных стратегий цивилизованных государств лежат принципы устойчивого эколого-социально-экономического развития. 
Принятие мировым сообществом принципов устойчивого развития в качестве основного вектора движения способствовало запуску процессов переосмысления 
устоявшихся технологий во всех сферах человеческой жизнедеятельности.
Современное строительное производство 
ориентировано не только на создание новых 
строительных технологий, но и на совершенствование традиционных технологий 
возведения зданий и сооружений в направлении их соответствия принципам устойчивого развития. 
Сегодня возрастает интерес к монолитному строительству, что, безусловно, не случайно. С одной стороны, развитие проектных технологий в конце XX — начале XXI вв. 

1 Всемирный саммит ООН по устойчивому 
развитию (межправительственный, неправительственный и научный форум), 2002 г.

сделало возможным прорыв в архитектурном формообразовании. С другой стороны, 
появление новых архитектурных форм стимулировало развитие технологий их возведения и, кроме того, способствовало введению в архитектурно-строительную практику строительных материалов, обладающих 
новыми свойствами, заданными исходя из 
требований архитектуры.
Бетон и железобетон являются одними 
из самых используемых в мире строительных материалов. К достоинствам этих материалов относится не только их архитектурная привлекательность. С точки зрения 
использования природных ресурсов, компоненты бетона наименее дефицитны, и места их добычи достаточно легко могут быть 
восстановлены. Для приготовления бетонов используют многочисленные отходы 
и продукты вторичной переработки, которые в ином случае заполняли бы отвалы и 
свалки (золы, шлаки, демонтированные бетонные конструкции, полистирольный лом 
и т. д.). И изготовление бетона и доставка 
его к месту укладки, как правило, требуют 
меньших энергетических затрат, чем другие строительные материалы. В США, например, около 60 % бетона производится в 
пределах 180 км от места применения (металл и дерево перевозятся за несколько сот 
и даже тысяч километров). 
Проведенные в США, Канаде и Германии 
исследования показали, что при движении 
по дорогам с бетонным покрытием грузовой 
автотранспорт расходует на 11 % меньше 

Введение
4

топлива, чем по дорогам с асфальтовым. 
Светоотражательная способность бетона 
достигает 27 %, что требует значительно 
меньше энергии на освещение дорог и повышает безопасность движения. Последним 
технологическим достижением в области 
дорожного строительства является пористый дренирующий бетон, который позволяет исключить эффект аквапланирования, 
а также снизить уровень шума от движущегося транспорта на 3–5 Дб.
Следуя принципам устойчивого развития, технологии возведения зданий и сооружений из монолитного железобетона преследуют цели создания долговечных и стойких к внешним воздействиям конструкций.
Развитие науки о бетоне позволяет придавать ему качественно новые свойства. Например, появление самоуплотняющегося 
бетона — одно из последних значимых достижений в технологиях данной области. 
Применение этого бетона позволяет отказаться от вибрации в процессе укладки и 
уплотнения бетонной смеси в конструкции с соответствующим уменьшением пылеобразования, что снижает негативное 
воздействие на людей и окружающую среду, способствует сохранности оборудования и значительно повышает темпы строи тельства.
Интересен опыт использования нержавеющей стальной арматуры для армирования конструкций реставрируемых исторических зданий и сооружений и при строительстве новых, особо ценных зданий из 
белого или цветных бетонов. Все более широкое применение находит полимерная арматура, фиброармирование. Использование 
железобетонных конструкций и элементов, 
изготовленных по технологии предварительного напряжения, также позволяет увеличить срок службы конструкций и экономить ресурсы на их возведение.
Настоящее учебное пособие ставит своей 
целью:
• дать будущим архитекторам представление об актуальных тенденциях развития 

строительной отрасли с учетом требований современных строительных стандартов, опирающихся на принципы устойчивого развития;
• сориентировать будущих специалистов в 
вопросах последних научных достижений 
в области эффективности применения бетона; современных технологиях монолитного строительства, призванных обеспечить экологическую безопасность строительной продукции.
Учебное пособие включает введение, 
четыре тематических раздела и заключение.
В первом разделе раскрываются архитектурно-композиционные, технологические и 
экологические аспекты применения монолитного бетона и железобетона при строительстве зданий и сооружений, выполнении 
ландшафтных работ, при благоустройстве 
территорий. Отдельно рассматриваются вопросы оценки соответствия принятых технологических решений требованиям экологической безопасности, устанавливаемым 
современными стандартами проектирования и строительства.
Второй раздел посвящен описанию технологий производства строительных работ, выполняемых в процессе возведения 
монолитных зданий и сооружений, даются характеристики различных видов опалубок, типов армирования, а также приспособлений и механизмов, необходимых для 
осуществления транспортировки, укладки 
и уплотнения бетонной смеси, обработки 
поверхности бетона. Отдельно освещаются вопросы техники безопасности при производстве опалубочных, арматурных и бетонных работ.
Третий раздел включает особенности бетонирования некоторых видов конструкций 
и методы возведения различных зданий и 
сооружений. В частности, приводятся описания таких методов, как метод «подъема» 
(перекрытий и этажей) для возведения сборно-монолитных здани и метод «стена в грунте» для возведения подземных сооружений 
из монолитного железобетона, «декельной 

технологии» строительства зданий в условиях плотной городской застройки. Отдельная глава отведена технологиям устройства 
дорожных покрытий из декоративных бетонов и литых бетонных смесей.
Четвертый раздел посвящен вопросам 
технологического проектирования строительных процессов при возведении зданий 
и сооружений с применением монолитного бетона и железобетона.

Бетон — строительный материал, созданный человеком из природных материалов, 
и служащий ему в течение многих веков. 
Последние научные достижения, разумное 
применение бетона, современные технологии монолитного строительства призваны 
обеспечить экологическую безопасность 
строительной продукции сегодняшнего дня 
для экологически безопасного будущего последующих поколений на Земле.

Введение

Раздел I.  Архитектурные, технологические 
и экологические аспекты применения 
монолитного бетона и железобетона

Глава 1.  Архитектурно-композиционные возможности 
монолитного бетона и железобетона

История применения монолитного бетона 
насчитывает тысячелетия. Наряду с конструкциями из природного камня и кирпича-сырца, монолитные бетонные конструкции применялись при строительстве гробниц и других сооружений в Древнем Египте; 
при ирригационных работах, строительстве 
фортификационных сооружений, жилищ и 
храмов в Древней Персии, Финикии, Индии, 
Китае, Древней Греции. Известно, что уже 
в Древнем Риме строители научились получать медленно твердеющее гидравлическое вяжущее, смешивая жирную известь 
с вулканическим пеплом. После появления 
цемента (а в середине XIX в. — и открытия 
эффекта армирования) монолитный бетон 
и железобетон получили повсеместное распространение.
Сегодня бетон и железобетон являются 
наиболее используемыми в мире строительными материалами, объем применения 
которых составляет более 2 млрд м3 в год.
«Я глубоко убежден в неограниченных 
возможностях бетона», — писал один из 
выдающихся архитекторов ХХ в. бразилец 
Оскар Нимейер.
Скульптурные возможности бетона 
мастер продемонстрировал при строительстве новой столицы Бразилии. Интересно 
двухэтажное здание президентского дворца 
Алворадо (1957 г.), которое окружают галереи с грациозными колоннами, выполненными в бетоне и напоминающими лебединые шеи (рис. 1).
Поиски образа кафедрального собора 
в бетоне, примыкающего к дворцу, были 

вдохновлены капеллой в Роншане (1950–
1954 г.) великого архитектора Ле Корбюзье.
Изогнутые абрисы карнизов и стен, выполненных в бетоне, создают скульптурную форму церкви. Необработанная поверхность бетона со следами от деревянной 
опалубки придает постройке брутальную 
мощь. Пластические и конструктивные возможности монолитного бетона позволили 
архитектору выполнить ряды окон-бойниц 
разного размера, иррегулярно расположив 
их на фасаде (рис. 2).
Однако свобода и фантастичность образов, которые могут быть созданы в бетоне, 
не являются основными достоинствами 
материала. В здании Каза дель Фасций 
(1932–1936 г.) архитектор Джузеппе Терраньи создает простой каркас, как символ единства нации. Архитектор вводит в 
колонны трубы стока ливневых вод и каркас 
оживает. Мастер дает инженерным коммуникациям метафорическое имя — «нерватура» (рис. 5).
Наиболее заметные здания и сооружения, построенные за последние десятилетия, выполнены в железобетоне. Это башни, 
мосты (рис. 3), тоннели, высотные здания —
среди них мировой ре кордс мен, сдвоенный 
небоскреб «Петронас Тауэрс» в Куала-Лумпуре (рис. 6), — культовые со ору же ния — 
среди которых храм Христа Спасителя в 
Москве и т. д.
Последние десятилетия XX в. ознаменовались значительными достижениями в 
области технологии бетона. В эти годы появились и получили широкое распростране

Глава 1. Архитектурно-композиционные возможности монолитного бетона и железобетона

Рис. 1. Президентский дворец Алворадо и кафедральный собор в Бразилии (1950–1970); арх. О. Нимейер

Рис. 2. Капелла в Роншане и церковь в Зеленом Фирмини; арх. Ле Корбюзье

Рис. 3. Висячий арочный мост в Дубае

Раздел I. Архитектурные, технологические и экологические аспекты применения
8

ние новые эффективные вяжущие, модификаторы для вяжущих и бетонов, активные минеральные добавки и наполнители, 
армирующие волокна, новые технологические приемы и методы получения строительных композитов.
Современная технология строительства с 
применением монолитного бетона основана 
на новейших достижениях в области бетоноведения, физики, химии и математики. 
Инновационные решения — это, как правило, ответ на вполне конкретную проблему 
архитектурно-строительной практики. Так 
появились на свет декоративные, легкие 
(«теплые»), суперпрочные, самоуплотняющиеся, быстротвердеющие, гидрофобные и 
дренирующие бетоны, материалы из водостойкого гидрофобного гипса.
Сегодня бетон все шире используется в 
жилищном, промышленном, транспортном, гидротехническом, энергетическом и 
других видах строительства. Созданию различных видов строительных конструкций 
нового поколения: гибридных, слоистых, 
тонкостенных, профилированных — способствуют активные исследования и разработки в области технологии бетона.
Наиболее полно современные возможности технологии бетона отразились производстве высококачественных, высокотехнологичных, высокофункциональных бето
Рис. 4. Акаси-Кайкё — висячий мост, пересекающий пролив Акаси и соединяющий г. Кобе на о. Хонсю 
с г. Авадзи на о. Авадзи, Япония

Рис. 5. Жилой дом; арх. Джузеппе Терраньи

Рис. 6. Башни «Петронас Тауэрс» в Куала-Лумпуре

Глава 1. Архитектурно-композиционные возможности монолитного бетона и железобетона

нов (High Performance Concrete, HPC)2. Речь 
идет о многокомпонентных бетонах с высокими эксплуатационными свойствами: показателями прочности, долговечности, морозостойкости, сопротивления истираемости; низкой адсорбционной способностью 
и низким коэффициентом диффузии, надежными защитными свойствами по отношению к стальной арматуре; высокой химической стойкостью, бактерицидностью и 
регулируемыми показателями деформативности (в том числе с компенсацией усадки 
в возрасте 14–28 суток естественного твердения). Прогнозируемый срок службы такого бетона в реальных условиях — от 200 
до 500 лет, что подтверждается исследованиями японских ученых.
Появление высококачественных бетонов открыло новую эру в строительстве. Их 
уникальные свойства позволили реализовать такие строительные проекты, о которых еще сравнительно недавно трудно было 
даже мечтать: тоннель под Ла-Маншем; 
125-этажный небоскреб в Чикаго высотой 
610 м; мост через пролив Акаси в Японии 
с центральным пролетом 1990 м (мировой 
рекорд 1990 г., рис. 4).

Мост через пролив Нордамберленд в 
Восточной Канаде длиной 12,9 км сооружен на опорах, которые на глубину более 
35 м погружены в воду. При крайне суровых условиях эксплуатации (ежегодно бетон 
подвержен 100 циклам замораживания и 
оттаивания) конструкции этого моста рассчитаны на срок службы 100 лет. Платформа 
для добычи нефти на месторождении Тролл 
(Норвегия) в Северном море, построенная 
в 1995 г., имеет высоту 472 м и рассчитана 
на воздействие ураганного шторма с максимальной высотой волны 31,5 м (рис. 7). 
Расчетный срок эксплуатации платформы 
составляет 70 лет. Аналогичные платформы, 
эксплуатирующиеся в зоне сплошного многолетнего ледового покрова, подвижки 
которого развивают огромные срезающие 

2 Высококачественные бетоны (ВКБ) — термин High Performance Concrete (HPC) принят в 
1993 г. совместной рабочей группой ЕКБ / ФИП.

Рис. 7. Платформа для добычи нефти Тролл 
в Северном море, Норвегия

Рис. 8. Башня «Восток» комплекса «Федерация» 
в Московском международном деловом центре 
«Москва-Сити» в процессе строительства

Раздел I. Архитектурные, технологические и экологические аспекты применения
10

усилия, возведены на океаническом шельфе 
Северного Ледовитого океана в 200–400 км 
от берегов Аляски.
В России высококачественные бетоны 
нашли применение, например, в Москве 
при строительстве новых торгово-рекреационных комплексов на Манежной площади и на площади Курского вокзала; коллекторов для инженерных сетей; транспортных тоннелей в Лефортове, на проспекте 
Мира, Ленинском и Кутузовском проспектах; путепроводов и развязок московской 
кольцевой автомобильной дороги, МКАД; 
высотных зданий, таких как «Смоленский 
пассаж», «Реформы», комплекс «МоскваСити» (рис. 8); а также целого ряда специальных сооружений.

Одним из факторов повышения эффективности монолитного строительства, особенно высотного, является уменьшение 
массы железобетонных конструкций без 
потери их несущей способности и других 
эксплуатационных свойств, что достигается применением легких бетонов с повышенными показателями конструктивного 
качества.
Впервые высокопрочные легкие бетоны 
были применены при возведении зданий и 
сооружений во второй половине ХХ в. При 
строительстве моста Дюккерхофф в Висбадене высокопрочный легкий бетон был использован в предварительно напряженных 
конструкциях. Монолитный бетон, примененный при возведении южных фасадов 
Кайцентра в Дюссельдорфе выполняет несколько функций одновременно: конструктивные, декоративные и теплоизоляционные. При строительстве нефтяной платформы «Хейдрун» в Норвежском море удалось 
установить своеобразный рекорд прочности легкого бетона, уложенного в реальные конструкции — 75 МПа при плотности 1,75 кг / дм3.
Амбициозные строительные проекты ХХI в., например такие как протяженные подвесные мосты в Японии и Китае, 
комплексы крупных гидротехнических 
и транспортных сооружений в Голландии 
и ряд других, где одним из непременных 

Рис. 9. Город наук и искусств в Валенсии, Испания; арх. Сантьяго Калатрава

Рис. 10. Художественный музей в Милуоки, США; 
арх. Сантьяго Калатрава