История развития монолитного строительства

Еще несколько десятилетии назад мы строили из традиционных материалов — дерева, кирпича, сборного железобетона.

После второй мировой войны нам пришлось восстановить все то, что было разрушено, т. е строить много, быстро и недорого.

Потребовались индустриальные методы домостроения - прежде всего крупнопанельный, а также крупноблочный, объемноблочный и др. Благодаря им мы сняли острейшую жилищную проблему и перешли от коммунального засе­ления квартир к посемейному.

Однако сегодня к застройке наших городов и сел предъявляются уже совсем другие — качественные требования, и в этой связи наряду со сборным до­мостроением из неизменяемых конструктивных элемен­тов (панелей, блоков, колонн, ригелей, плит перекры­тий), приведшим к серости и однообразию новых горо­дов и районов начинается внедрение монолитного железобетона, возводимого непосредственно на стройплощадке в индустриальных, многократно оборачивае­мых опалубках.

Такой метод дает возможность проще и дешевле, чем при сборном домостроении, создавать раз­нообразные, выразительные по планировке и архитекту­ре здания и сооружения города и села.

На первом этапе развития методом монолитного до­мостроения решалась задача повышения архитектурной выразительности массовой типовой застройки, поэтому его прежде всего использовали при возведении много­этажных здании, служащих в застройке композицион­ными акцентами.

Однако накопленный в последнее вре­мя опыт монолитного домостроения выявил технико-­экономические преимущества этого метода строительства по сравнению с кирпичным, крупноблочным и даже крупнопанельным.

Сегодня метод монолитного домостроения перерастает в подотрасль строительст­ва.

Известно, что монолитные бетон и железобетон ши­роко применяются в промышленном и специальных ви­дах строительства (транспортном, гидротехническом и др.).

Однако технология их возведения столь отличается от технологии монолитного домостроения, что нет смысла смешивать их в одном курсе.

Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко вглубь веков.

Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем сегодня, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития.

Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н. э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапенски Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести, доставлявшейся вверх по течению реки более чем за 400 км от места добычи

История бетона неразрывно связана с историей цемента.

Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлись глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность.

Использование глины в строительстве восходит приблизительно к 10 тысячелетию до н. э. На основе глины и жирной земли приготавливались смеси типа растворов и бетонов, которые в те Далекие времена широко применялись при строительстве самых различных построек и сооружений; начиная от простейших глинобитных (землебитных) домов до громадных храмов — зиккуратов.

Римский писатель и ученый Плиний Старший (23—79 гг. н. э.) в «Естественной истории» с восхищением пишет о виденных им в Африке и Испании «формованных» стенах таких построек. «...Веками стоят они, не разрушаемые ни дождем, ни огнем, более прочные, чем сделанные из бутового камня...

В Испании,— пишет он,— до сего дня стоят сторожевые вышки и башни Ганнибала из глины, построенные на вершинах гор».

Плиний недаром называл такие стены «формованными», так как они, действительно, изготавливались путем трамбования (формования) влажного грунта или глины с камнем, уложенных между деревянными щитами опалубки, и в этом смысле являлись прообразом современных монолитных бетонных стен.

По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Считается, что более чем за 3 тыс. лет до н. э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее — известь, которые получали посредством умеренной термической обработки исходного сырья.

Еще во II в. до нашей эры в Греции появился совершенно новый способ возведения стен — с применением литого раствора (по-гречески - эмплектона). Между двумя стенками из тесаного камня или досок опалубкизасыпали вначале бутовый  камень различного размера, после чего заливали его известковым раствором и подвергали штыкованию. 

Именно этот способ и предвосхитил современные методы укладки бетонной смеси в индустриальные опалубки. Римляне заимствовали его у греков.

Многие дошедшие до нас сооружения, например театр Помпея в Риме (63 г. до н.э.),  - красноречивое свидетельство того, насколько хорошо римляне сумели освоить эту технику.

С помощью деревянных подмостей, впервые примененных, римлянами,  из бетона были воздвигнуты значительные по пролету и высоте своды.

Падение Римской империи в конце V в. затормозило развитие методов строительства с применением литых известковых растворов и опалубки, и лишь строительная техника эпохи Возрождения вновь обратилась к забытой римской технике, о чем свидетельствуют бетонные своды собора святого Петра и Павла, возведенные с помощью деревянной опалубки.

Сохранившееся до наших дней стремление к сокращению расхода материала и уменьшению веса перекрытий, например путем образований в них пустот, также берет свое начало от римлян. Сначала для этого использовались глиняные кувшины, позднее — деревянные вкладыши

В ХIХ в. после изобретения цемента «римский литой раствор» превращается в современный строительный материал — железобетон.

Однако, несмотря на явный прогресс этого способа строительства, материалом для опалубки еще долгое время остается древесина, и в соответствии с римской традицией в качестве «палубы» по-прежнему используются нестроганые доски в сочетании с каркасом из кругляка и пиломатериалов.

По мере роста затрат на изготовление опалубки и опалубочные работы постоянно совершенствовались опалубочная техника и производство работ.

В качестве дополнения к отдельным доскам начали использовать щиты — деревянные или обитые металлическими листами, впоследствии стальными; в качестве поддерживающих лесов находят применение простые стальные профили в виде стоек и прогонов. 

Поиски новых способов возведения зданий из монолитного бетона продолжались. 

Важным новшеством здесь стали появившиеся в начале ХХ в. скользящие и переставные щитовые опалубки.

Вместе с производством вяжущих расширялось применение растворов и бетонов.

Вероятно, первыми шагами в освоении бетона было помимо полов сооружение траншей для фундаментов зданий, которые заполнялись галькой или обломками битого камня, затем заливались раствором глины, битума или извести с песком и превращались со временем в плотную и относительно прочную массу.

Отдельные примеры связывания мелких камней растворами или использование раствора с крупным заполнителем были известны в глубокой древности у египтян, вавилонян, финикийцев и карфагенян.

Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве), датируется 1950 г. до н. э.

По сведениям Плиния Старшего, бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до нашей эры.

Одним из первых начали применять бетон народы, населяющие Индию и Китай. Великая китайская страна, строительство которой было начато в 214 г. до н. э., сооружена в основном из бетона

Приготовление бетона и формование из него стен состояло в следующем.

Вначале одна часть известкового теста тщательно перемешивалась с двумя частями песка и гравия или песка, строительного мусора и земли.

Полученная сухая (очень жесткая) бетонная смесь с небольшим содержанием воды укладывалась слоями толщиной около 12 см между деревянными щитами опалубки и усиленно уплотнялась деревянными трамбовками.

После такого уплотнения поверхность каждого слоя слегка увлажнялась водой и на него укладывался следующий бетонный слой.

Процесс повторялся до полного возведения стены.

Такой метод строительства довольно широко применялся в Китае еще в 20-х годах нашего века при строительстве домов, школ, бань и пагод.

Народы, жившие на островах Эгейского моря и в Малой Азии, начиная с VII—VI вв. до н. э. применяли растворы на жирной извести с гидравлическими добавками при строительстве отдельных зданий и гидротехнических сооружений.

В Индии уже в наше время в храмах и дворцах знати были обнаружены хорошо сохранившиеся бетонные «набивные» полы (IV—V вв. до н. э.).

Но в средние века из бетона уже не строили. Люди забыли о нем. Современное название этот материал получил в честь французского садовника Бетона, повторно его открывшего.

Вначале была сделана лодка в 1850 г. Француз Ламбо продемонстрировал ее в 1854 г. на выставке.

Сейчас она находится на озере Миравиль. Но запатентовал его садовод Монье Бетон в 1867 г.

Он сделал кадку под цветы.

В России бетон начал применяться с начала XIX в., когда были построены первые цементные заводы. В середине XIX в. бетон при укладке стали трамбовать, а для улучшения его прочности (усиления) - армировать

Первым гражданским зданием из монолитного бетона в России, видимо, был госбанк в Петербурге, построенный в 1881 г. фирмой «В. Гюртлер и К°» с помощью простой деревянной опалубки.

Для строительства был применен легкий бетон, приготовленный на основе портландцемента в смеси с известью. Вкачестве заполнителя использовался кирпичный щебень и каменноугольный шлак (гарь).

Из такого бетона в 80-х годах позапрошлого века в Петербурге возведены стены, своды и перекрытия многих жилых, общественных и промышленных зданий. Тяжелый же монолитный бетон впервые применен в 1886 г. при возведении стен железнодорожной будкина Костромской ветви Московско-Ярославской железной дороги. Ее стены имели два ряда вентилируемых вертикальных пустот.

Бетонирование велось в деревянных инвентарных щитах, уже применявшихся при строительстве железнодорожных сооружений.

Практика возведения наружных стен из тяжелого бетона с воздушной прослойкой продолжалась и в последующие годы.

Так, описание метода возведения стен жилого дома из монолитного трамбованного бетона содержалось в так называемой привилегии, полученной в 1894 г. петербургским изобретателем А. Л.Шиллером: его предложение предусматривало два вида деревянных опалубочных форм — разборные внешние, высокие вертикальные ребра которых наращиваются в процессе бетонирования, и постоянные внутренние, оставляемые в воздушной прослойке.

Кначалу ХХ в. накопился значительный мировой опыт строительства жилых зданий из монолитного бетона. Знаменитый американский изобретатель Т. А. Эдисонразработал метод возведения домов из монолитного бетона в многократно оборачиваемых опалубках (патент 1908 г.).

Он применил литой бетон, приготовленный на тонкомолотом цементе собственного производства с введением пластифицирующих добавок.

Дальнейшего распространения метод Эдисона не получил, однако литой бетон нашел применение в самых разных странах, в том числе и у нас при возведении монолитных жилых домов.

В европейских странах наибольшее распространение получили набивные бетонные стены, возводимые в простых деревянных  формах;  в Англии — в стандартных горизонтальных щитах, в Германии — в вертикальных щитах (системы Цоллингера).  Для создания в стенах вертикальных пустот применялись сердечники, выдвигаемые вверх по мере набивки стен

В нашей стране со второй половины 20-х годов ХХ века начался новый этап внедрения монолитного бетона в гражданское строительство.

Так, в 1926—1929 гг. в Харькове был построен знаменитый 14-этажный Дом - госпромышленности с монолитным железобетонным каркасом, а затем и другие многоэтажные здания.

Реализуемые в эти годы технические решения отвечали международному уровню развития технологии, чему способствовали, в частности, нормативные документы, например «Урочные нормы на железобетонные работы».

Созданное в 1925 г. Русско-германское акционерное строительное общество Русгерстрой  (позднее преобразованное в трест «Теплобетон») начало применять для монолитных стен пемзошлаковый бетон (одна часть портландцемента и по три части песка с гравием, гранулированного шлака, пемзы и котельного шлака). Для приготовления бетона использовались небольшие бетономешалки системы «Кайзер», сначала импортировавшиеся, затем выпускавшиеся заводом «Свет шахтера».

Одновременно для подъема бетона стали применять шахтные подъемники и укрупненную, несколько раз оборачиваемую опалубку; ее собирали из вертикальных щитов, шириной 1 ми высотой на этаж из досок толщиной 25 мм, скрепленных наружными горизонтальными рейками, внутренними временными распорками и проволочными связями. В Москве такая опалубка была внедрена в 1927 г., в Ленинграде - в 1929 г.

Трест «Теплобетон» построил в Москве,  Ленинграде,  Ростове-на-Дону, Туле, Брянске, Воронеже и в других городах много жилых домов с набивными стенами из пемзошлакобетона.

Среди его московских построек -  6-этажный жилой дом на Тишинской площади, дом на Шаболовке, студенческое общежитие на Усачевке.

Одним из существенных недостатков такого строительства была многокомпонентность состава бетона, к тому же входившую в состав бетона пемзу приходилось привозить издалека - с Кавказа.

Преодолеть этот недостаток помогли создание в 20-х начале 30-х годов науки о бетоне, развитие научных методов подбора состава и технологии приготовления бетона, методов контроли его качества (работы Н. М. Беляева, Б. Г. Скрамтаева, Ю. А. Штаермана, К. С. Завриева) н специальные исследования по легким бетонам(работы Н. А. Попова, Р. М. Михайлова и др.).

В Государственном институте сооружений, созданном в 1927 г., были разработаны, трехкомпонентные (цементно-песчано-шлаковые) бетоны, которые впервые были применены для набивки стен толщиной 50 см в 2-этажньих жилыхдомах Косогорского завода в Подмосковье а затем в 2-З-этажных домах «Металлотреста» Центрального района Москвы.

В это время в Ленинграде с использованием щитовой деревянной опалубки строили 4 – 5-этажные дома с однослойными стенами из шлакобетона марки 35 и марки 50.

В Закавказье (Баку, Тбилиси) для возведения монолитных стен, а иногда и перекрытий нашел применение пемзобетон.

Например, в Тбилиси (на Плехановском проспекте) в 1935 г. был построен 6-этажный дом с наружными стенами толщиной 35 см из пемзобетона.

Работы велись теми же методами, которые применял трест «Теплобетон».

Перекрытия в этом доме выполнялись из армированного железобетона марки 50 и в двух направлениях через каждые 5 - 5,5 м имели ребра.

Другим недостатком монолитного домостроения того времени было несовершенство деревянной щитовой опалубки. Преодолению его способствовало внедрение скользящей опалубки.

Такая опалубка впервые была применена в США, в Филадельфии, в 1903 г. Соперничавшие друг с другом предприятия разработали несколько различных систем опалубки, наиболее известной из них стала система Макдональда. Эту систему использовали прежде всего при строительстве высоких сооружений с круглым планом, а после 20-х годов - с различной конфигурацией плана.

Метод скользящей опалубки состоит в следующем: по всему периметру стен (после укладки фундаментов) устанавливается опалубочное кольцо высотой 120 см. С помощью гидравлических, механических или пневматических домкратов кольцо постепенно, передвигается (скользит) - вверх со скоростью 15—30 см/ч. С той же скоростью растет здание.

Непрерывно в опалубку укладываются арматура и бетон, и по мере подъема опалубки из-под нее выходит затвердевший бетон прочностью 3 - 5 кг/см².

Этого вполне достаточно, чтобы он выдержал тяжесть находящихся на опалубке конструкций, подмостей, оборудования и людей.

Домкраты установлены на рамах, соединенных со щитами опалубки, так что домкрат как бы ползет по стальному стержню, заделанному в свежеуложенный бетон, и тянет за собой всю конструкцию опалубки.

Выходящий из-под опалубки бетон затирают с подмостей.

В Европе впервые скользящую опалубку применили в нашей стране - в 1926 г. — при постройке кукурузохранилища в Эльхотово (Осетинская АССР) и одновременно при постройке мельницы в Рубцовске (Алтайский край)

Первый в СССР опыт возведения жилого дома в скользящей опалубке относится к 1930 г.: московская организация Заводстрой выполнила этим методом бетонирование однослойных пемзошлакобетонных стен, 7-этажного дома па Б. Колхозной площади.

Однако здесь еще не было необходимых точности передвижения опалубки и качества работ.

Созданное в конце 1925 г. акционерное общество строительной индустрии (большинство его трестов находилось на Украине) с 1928 г. начало использовать скользящую опалубку при строительстве элеваторов, а в начале 30-х годов ее впервые применили в жилищном строительстве в зимних условиях.

В Баку однослойные наружные и внутренние стены возводили из неармированного чингильбетона, заполнителем которого служил щебень из местного известняка.

Перекрытия выполняли в щитовой деревянной опалубке из армированного чингильбетона. В 1935 г. стоимость таких домов снизилась на 12% по сравнению с аналогичными кирпичными домами.

Однако используемые в то время домкраты были несовершенны, что увеличивало затраты труда даже по сравнению с кирпичным строительством.

Сложным, многодельным было и построечное бетонное хозяйство, а также подъемные механизмы.

Поэтому и предпринимались попытки усовершенствовать щитовую опалубку - увеличить ее размеры, применить металл вместо дерева, оптимально увязывать конструктивные решения дома с методами их реализации.

В 1931 г. в Ленинграде был проведен конкурс на монолитные конструкции тонкостенных жилых домов, на механизированные способы их возведения из литого бетона и в короткие сроки.

Однако первые 13 домов высотой в 4 - 6этажей с наружными стенами из шлакобетона, построенные в 1931—1935 гг. имели недостатки: промерзание стен, усадочные трещины, недостаточная звукоизоляция помещений.

В 1935—1936 гг. в Ленинграде, на Кирочной ул. (нынё ул. Салтыкова-Щедрина, 20), был возведен более совершенный 6-этажный дом с применением металлической опалубки высотой на этаж.

Несущие внутренние стены выполнялись из армированного тяжелого бетона толщиной 10 см, в верхней части они имели уширения для опирания балок деревянных перекрытий.

Наружные стены, кроме слоя тяжелого бетона толщиной 10 см, имели утепляющий слой из пемзошлакобетона (26 см) и облицовочные плиты (4 см). На строительстве этого дома трудозатраты были уменьшены на 19%, а стоимость - на 12% по сравнению с аналогичными кирпичными домами.

В летнее время этаж возводили за шесть дней с доведением бетона до 70% полной готовности.

Основываясь на этом опыте, состоявшееся в 1936 г. Всесоюзное совещание по крупноблочному и монолитному строительству квалифицировало возведение домов из литого бетона как полноценный индустриальный метод строительства. Начавшаяся война остановила его развитие.

Послевоенное восстановление страны, необходимость решить острейшую жилищную проблему привели нас к индустриальномусборному домостроению в основном крупнопанельному, в тех условиях более эффективному.

После второй мировой войны нам пришлось восстановить все то, что было разрушено, т. е. строить много, быстро и недорого.

Потребовались индустриальные методы домостроения - прежде всего крупнопанельный, а также крупноблочный, объемноблочный и др.

Благодаря им мы сняли острейшую жилищную проблему и перешли от коммунального заселения квартир к посемейному.

Однако сегодня к застройке наших городов и сел предъявляются уже совсем другие - качественные требования, и в этой связи наряду со сборным домостроением из неизменяемых конструктивных элементов (панелей, блоков, колонн, ригелей, плит перекрытий), приведшим к серости и однообразию новых городов и районов, начинается внедрение монолитного железобетона, возводимого непосредственно на стройплощадке в индустриальных, многократно оборачиваемых опалубках.

Такой метод дает возможность проще и дешевле, чем при сборном домостроении, создавать разнообразные, выразительные по планировке и архитектуре здания и сооружения города и села.

На первом этапе развития методом монолитного домостроения решалась задача повышения архитектурной выразительности массовой типовой застройки, поэтому его, прежде всего, использовали при возведении многоэтажных зданий, служащих в застройке композиционными акцентами

Однако накопленный в последнее время опыт монолитного домостроения выявил технико-экономические преимущества этого метода строительства по сравнению с кирпичным, крупноблочным и дажекрупнопанельным.

Все эти преимущества способствуют развитию монолитного домостроения как массового индустриального метода строительства и в городах, и в сельской местности, особенно в южных и сейсмических районах страны, а также там, где нет развитой базы сборного железобетона.

В настоящее время в мировой практике строительства ситуация «соревнования» между зданиями и сооружениями из сборного и монолитного бетона складывается в пользу монолитного.