Технологія реставрації керамічних великорозмірних елементів облицювання фасадів багатоповерхових будинків

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет будівництва і архітектури

УДК 693. 69

05. 23. 08 - технологія промислового та цивільного будівництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Технологія реставрації керамічних великорозмірних елементів облицювання фасадів багатоповерхових будинків

Родіонцев Андрій Борисович

Київ - 2002



Робота виконана в Київському національному університеті будівництва і архітектури

Науковий керівник: Піщаленко Ю.О., к.т.н., професор кафедри технології будівельного виробництва, Київський національний університет будівництва і архітектури;

офіційні опоненти: доктор технічних наук, Федоренко Петро Петрович, старший науковий співробітник Науково-дослідного інституту будівельного виробництва, завідувач лабораторією. (м. Київ);

кандидат технічних наук, доцент кафедри технології, організації і охорони праці в будівництві Донбаської державної академії будівництва і архітектури Тонкачєєв Геннадій Миколайович. (м. Макіївка);

провідна установа: Придніпровська державна академія будівництва і архітектури, кафедра технології будівельного виробництва, м. Дніпропетровськ

Захист відбудеться 23.10.2002 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.056.03 Київського національного університету будівництва і архітектури: м. Київ, Повітрофлотський проспект, 31.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: м. Київ, Повітрофлотський проспект, 31.

Автореферат розісланий 20.09.2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

Д 26.056.03 к.т.н., доцент Шебек М.О.



Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. В 50-60 роках в Україні побудовано велику кількість унікальних житлових будинків і громадських споруд з цегли, фасади було облицьовано великорозмірними керамічними плитами і фігурними елементами з кераміки. Особливо велику кількість таких будинків з високою архітектурною виразністю (облицювальні керамічні плити з малюнком, плоскі, кольорові та інші) було споруджено на центральних вулицях Києва, Харкова, Дніпропетровська, Запоріжжя та інших міст України. Такі будинки прикрашають вулиці Москви, Мінську, Алма-Ати та інших міст країн співдружності (СНД).

За останні роки на фасадах унікальних житлових будинків і громадських споруд, фасади яких облицьовані великорозмірними керамічними плитами і декоративними елементами з кераміки, з'явилося багато пошкоджень, внаслідок чого облицювання стало руйнуватися. Особливо це явище позначилося на фасадах будинків в центральній частині Києва по вул. Хрещатик. На багатьох будинках облицювальна кераміка знаходиться в аварійному стані і потребує невідкладного ремонту.

Як показав досвід експлуатації, облицювальні керамічні вироби (плити і фігурні елементи) на витримують свого гарантійного строку служби і виходять з ладу раніше нормативного строку. Такий стан є наслідком постійної дії атмосферних опадів, дії вологи на межі внутрішніх технологічних порожнин між керамікою і облицьованою нею поверхнею стін, вивітрювання затверділого розчину в швах (стиках) між суміжними керамічними елементами, а також з інших причин. Відновлення на фасадах будинків зруйнованої частини облицювання з збереженням кольору і зовнішньої форми, а також досягнення єдиного колориту по всьому фасаду є актуальною проблемою.

Для цього потрібні раціональні організаційно-технологічні рішення, які ускладнюються тим, що на технологію реставрації впливає цілий ряд властивостей, які пов'язані з виготовленням плит, елементів фасадів і розчинів до них, з роботами по обстеженню фасадів, а також безпосередньо з процесами заміни плит і елементів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. У Академії будівництва України створено галузеве відділення “Реставрація і відновлення пам'ятників архітектури” і секція “Реконструкція житлових будинків і споруд”, по завданню і в координації з якими проводились в ОП НДІБВ Держбуду України науково-дослідна робота з проблем реставрації фасадів унікальних будинків м. Києва, у якій автор приймав участь.

Метою дисертаційної роботи є зниження трудових і матеріальних витрат, а також підвищення продуктивності робіт з реставрації великорозмірних плит і фігурних елементів облицювання фасадів будинків шляхом відбору і розробки раціональних технологічних рішень.

Основні задачі дослідження:

1. Аналіз накопичених науково-дослідних розробок та практичного досвіду з реставрації фасадів будинків великорозмірними плитами;

2. Виявлення основних факторів, що визначають специфіку виконання робіт з реставрації фасадів будинків великорозмірними плитами;

3. Визначення технологічних параметрів виготовлення розчинів та керамічних виробів при забезпеченні високої якості, декоративної властивості і довговічності покриття;

4. Визначення технологічних параметрів комплексного процесу реставрації і меж раціонального використання організаційно-технологічних рішень;

5. Розробка методики вибору раціональних технологічних рішень з реставрації великорозмірних плит і фігурних елементів облицювання фасадів багатоповерхових будинків.

Об'єкт дослідження - реставрація великорозмірних керамічних плит і фігурних елементів облицювання фасадів будинків з збереженням кольору і зовнішньої форми, з досягненням єдиного кольору по всьому фасаду.

Предмет дослідження - технологічні процеси заміни та відновлення зруйнованих великорозмірних плит і фігурних елементів облицювання з використанням полімер-цементних розчинів і керамічних виробів, а також процеси експлуатації раціонального оснащення для обстеження фасадів багатоповерхових будинків і проведення ремонтних робіт.

Методи дослідження - методи математичної статистики, теорія множин, методи системно-структурного аналізу, експериментальні дослідження за допомогою методів хронометражних спостережень, аналітичні дослідження з використанням економіко-математичного моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше визначена структура технологічних рішень з реставрації великорозмірних керамічних елементів облицювання фасадів багатоповерхових будинків, знайдені якісні і кількісні залежності структурних елементів технологічних рішень від характеру дефектів та від параметрів дільниць фасадів, що пошкоджені, виявлені межі раціонального використання цих технологічних рішень.

Особистий внесок здобувача.

1. Визначена структура технологічних рішень з реставрації великорозмірних керамічних елементів облицювання фасадів багатоповерхових будинків;

2. Проведена класіфікація факторів, які впливають на формування раціональної структури технологічних рішень, відібрані найбільш важливі з них;

3. Отримані кореляційні залежності основних параметрів комплексного технологічного процесу (трудоміскість, продуктивність, вартість) від дії відібраних факторів;

4. Розроблені рекомендації з вибору процесів виготовлення розчинів та з виробництва керамічних елементів, надана методика встановлення їх строку служби;

5. Розроблена методика формування раціональних організаційно-технологічних рішень з реставрації великорозмірних керамічних елементів облицювання фасадів;

6. Розроблені організаційно-технологічні правила та інструкції з виконання реставраційних робіт.

Практичне значення одержаних результатів полягає в:

розробці методики формування раціональних організаційно-технологічних рішень з реставрації облицювання фасадів багатоповерхових будинків;

впроваджені в існуючу систему технологій облицювання організаційно-технологічних правил та рекомендацій, що до виконання робіт з реставрації фасадів багатоповерхових будинків великорозмірними плитами, які надійшли у підготовленні з участю автора Державні будівельні норми України.

Апробація результатів дисертації. Технологічні і організаційні рішення, які запропоновані в роботі, стали підставою розроблених з участю автора проектів виконання робіт (ПВР) з реставрації фасадів будинків в центральній частині Києва. Під безпосереднім керівництвом і участю автора в 1993-1996 рр. було здійснено капітальний ремонт облицювання фасадів таких унікальних споруд, як будинки Київської Держадміністрації, Мінпрому України, Держхарчопрому України та інші. Розроблена і впроваджена в практику робіт МП “ПРАК” “Інструкції по охороні праці робітників, які виконують висотно-верхолазні роботи з застосуванням альпіністського оснащення”. Результати досліджень знайшли відображення у розроблених з участю автора державних нормативних документах по будівництву.

Основні положення дисертації доповідалися на міжнародних і вітчизняних наукових конференціях, семінарах і нарадах, в тому числі: на 57 вузівській науково-технічній конференції КНУБА (1996р.- 1 доповідь); на XXVIII Міжнародній науковій конференції студентів, аспірантів і молодих вчених “Будівлі та споруди із застосуванням нових конструкцій та матеріалів” (Макіївка, ДДАБА, 2002р.- 1 доповідь); на першій всеукраїнській науково практичній конференції “Прогресивні технології і машини для виробництва будматеріалів, виробів і конструкцій” у Полтавському технічному університеті (1996р.- 1 доповідь); на науково-технічних нарадах Київського Міськвиконкому і АО “Київпроект” (Київ, 1993-1996 рр.).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 10 друкованих робіт, з яких 2 - Державні будівельні норми України (ДБН); 1 - патент України; 7 - статті в наукових збірниках, журналах, з них 5 - у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг роботи становить 165 сторінок. Основний текст викладено на 155 сторінках, дисертація містить 31 рисунок, 18 таблиць, список використаних джерел з 129 найменувань на 10сторінках.



Основний зміст роботи

У вступі викладено актуальність роботи, сформульовані мета та задачі дослідження, розкрита наукова новизна та практична цінність роботи.

У першому розділі розглянуті передумови необхідності реставрації облицювання фасадів багатоповерхових будинків України та країн СНД. Виконується аналіз технічного стану керамічних елементів фасадів, описується досвід виконання робіт з реставрації облицювання фасадів і розглядаються науково-дослідні роботи, які виконані раніше.

Удосконаленню технології опоряджувальних робіт присвячені дослідження вчених провідних науково-дослідних установ України та країн СНД: С.С. Атаєва, Ю.І. Білякова, В.С. Балицького, Є.Д. Білоусова, Ю.А. Вільмана, О.М. Вікторова, В.Л. Вольфсона, Д.Ф. Гончаренка, О.М. Лівінського, Ю.О. Піщаленка, В.В. Самойловича, В.К. Черненка та інших.

Аналіз літературних джерел і раніше виконаних досліджень показав, що з проблем технології виконання робіт, модернізації і реконструкції житлових та громадських будинків і споруд є досить велика інформаційна база. Що стосується досліджень і розробок, спрямованих на визначення меж раціональних технологічних рішень та на створення нових ефективних технологій виконання реставраційних робіт по усуненню дефектів облицювання фасадів великорозмірними керамічними плитами, то це питання не було ще досліджене і недостатньо висвітлене в технічній літературі

Розглянуті дефекти і причини їх виникнення. Надано класифікацію факторів, які впливають на процес руйнування керамічних плит фасадів багатоповерхових будинків. Встановлені етапи життєвого циклу облицювання, від яких залежать дефекти і пошкодження на поверхні фасадів, з яких більша кількість дефектів виникає під час експлуатації будинків з причин низької стійкості розчинів до дії кліматичних факторів, таких як опади у вигляді дощу (особливо косого), зміна температури та інші.

Встановлено, що дослідження по визначенню дефектів облицювання великорозмірними керамічними плитами іншими авторами не проводилися і практичних розробок з цієї проблеми немає, існуюча нормативна база даних не відповідає основним вимогам, що до формування раціональних технологічних рішень з реставрації облицювання фасадів. Для її створення слід виявити і дослідити фактори, що визначають специфіку виконання ремонтних робіт по відновленню фасадів, визначити структуру технологічних рішень, параметри комплексного процесу і межі раціонального використання організаційно-технологічних рішень, які, в свою чергу, дозволять знизити трудові і матеріальні витрати, прискорити виконання ремонтних робіт.

У другому розділі описуються результати натурного обстеження стану облицювання фасадів будинків міста Києва. Обстеження проводились при участі автора. За період з 1992 по 1998 рр. було обстежено понад 60 тис. м2 фасадів будинків і знайдено більше 4 тис. м2 руйнувань і пошкоджень кераміки облицювання. Встановлені найбільш характерні дефекти облицювання. в багатьох місцях відшарувалась керамічна плитка, а деякі з плит мають зруйнований декоративний малюнок на лицьовій поверхні, плоска кераміка нижніх частин карнизів під нависаючими тумбами має тріщини із шириною розкриття до 5 мм., карнизи й пояси мають безліч тріщин і околів, дуже часто зустрічаються шви, які не заповнені розчином і не розшиті, або замонолічування швів між рядовими плитами виконано неякісно, оголені шви між елементами декоративного оздоблення, розчин не заповнює простір між плиткою й опорядженою поверхнею цегли, в багатьох випадках личкувальні плити відшарувались від розчину або разом із розчином із розривами в цеглі. В багатьох місцях цегляна кладка зруйнована на глибину до 0,1 м, а бетонні плити балконів зруйновані до арматури.

Проведено обстеження чотирнадцяти багатоповерхових будинків, на яких виявлені найбільш характерні дефекти і пошкодження облицювання фасадів, при цьому знайдено, що імовірність з'явлення тих чи інших дефектів коливається у межах 55…85% і залежить від обраних методів обстеження. Знайдено зв'язок технологічних процесів обстеження з технологічними процесами відновлення облицювання по терміну їх виконання і встановлено, що методи сумісного та роздільного виконання процесів пов'язані з варіантами риштувань.

Запропоновано місця з дефектами облицювання на фасаді розглядати у вигляді полів, для яких виявлені найбільш важливі параметри. За допомогою методів математичної статистики проведено дисперсійний аналіз цих параметрів, знайдено інтервали їх з'явлення з надійністю g = 0,95. Для цього при обстеженні фасадів багатоповерхових будинків здійснювалися відповідні заміри та обробка даних. Обґрунтовано вплив факторів на основні показники технологічних процесів.

Для цих параметрів встановлено характер їх впливу на різні дії і показники при виборі організаційно-технологічних рішень. Виконано дослідження факторів, які впливають на формування структури технологічних рішень. Для цього методами теорії множин формалізовані дефекти облицювання і елементи структури технологічних процесів і розроблено логічну матрицю формування варіантів технологічних процесів в залежності від суті та впливу характеру пошкоджень.

Обмежено перелік операцій і процесів, з яких методом синтезу складаються одинадцять технологічних рішень. Встановлено, що всі ці рішення водночас присутні при відновленні облицювання фасадів, а це дуже ускладнює організацію процесів ремонту. Заміна старих плит на нові, а також використання різних розчинів потребує створення виробничої бази, без якої неможливо проведення ремонту великорозмірних плит фасаду, а для цього повинні бути розроблені технологічні і організаційні рішення по виготовленню і застосуванню складових декоративних розчинів і композицій для надійного з'єднання керамічних плит і фігурних елементів з поверхнею фасадів.

Організаційно-технологічні рішення з реставрації облицювання фасадів будинків являють собою комплексний складний процес, а складовими комплексного процесу є технологічні процеси обстеження фасадів (О), підготовки к виконанню процесів (П), виробництва матеріалів і конструкцій (В), та реставрації облицювання (ТР). У формалізованому вигляді комплексний процес це множина складових:

Виконана формалізація взаємозв'язків між окремими елементами структури технологічних рішень ТР і дефектів облицювання D. Множина відокремлених технологічних процесів (pi) нижчого рівня представлена у вигляді: .

Елементи множини дефектів і пошкоджень (dj), які впливають на формування структури ТР, представлена формулою: .

Взаємозв'язок встановлюється відношенням (Rij) між елементами цих двох множин і визначається декартовим умноженням: .

Елементами нової множини (В) (варіанти технологічних рішень) є упорядковані пари елементів множин D і ТР. Виявлені структури технологічних рішень ТР (табл. 1).

Таблиця 1 - Елементи множини технологічних процесів ТР.

Характер впливу факторів D на вибір технологічних рішень ТР наведено в табл. 2. Як і передбачалося, найбільш складними і витратними технологіями є заміна плоских і фігурних керамічних плит (ТР1 і ТР2), у яких присутні майже всі структурні елементи множини.

Таблиця 2

Логічна матриця формування технологічних рішень ТР в залежності від чинників D.

Дефекти (Di,j)Структурні елементи технологічних процесів, Рі

групи, iпідгрупи,

jР1Р2Р3Р4Р5Р6Р7Р8Р9Р10Р11

d1d1110001000111

d2d2110001000111

d2210001000111

d3d3101001000111

d3210001100111

d4d4110001011111

d4210100000111

d5d5111111111111

d5211111111111

d6d6100000000110

d7d7100000000101

У третьому розділі приведені результати експериментальних досліджень технологічних процесів реставрації керамічного облицювання фасадів багатоповерхових будинків. Виконані дослідження технологічних процесів з використанням оснащення альпіністів (верхолазний метод), визначена можливість використання “імітаційного методу” ремонту плит та інші технологічні процеси. Проведені та відпрацьовані деякі технологічні операції на експериментальній дільниці. Випробувані варіанти ремонту фасадів будинків і проведені хронометражні спостереження для фіксації терміну виконання технологічних операцій і визначення нормативної бази даних.

Роботи здійснювалися по двом напрямкам: а) ремонт плит з використанням штукатурних і тонувального шарів (імітаційний метод);

б)заміна плоских зруйнованих плит на заново виготовленні з їх кріпленням анкерами. При заміні Г-подібної плити відновлювали тільки її плоску вертикальну лицьову частину, залишаючи в цегляній кладці горизонтальну частину плити (рис. 1).

Рис. 1. Схема закріплення нових плоских плит.

1 - стіна; 2 - частина плити, що залишилась; 3 - нова плита; 4 - оцинкований штир; 5 - металева сітка;6 - дріт; 7 - пірон; 8 - технологічні отвори.

Для спростування експериментальних досліджень методом експертного опитування з множини факторів відібрані ті, які мають найбільший вплив на формування структури технологічних процесів і на визначення основних техніко-економічних показників методів проведення ремонтних робіт з реставрації облицювання фасадів будинків.

Для дослідження трудомісткості технологічного процесу залишено наступні фактори: X1 - відхилення площі полів від стандартної величини у 5 м2 поверхні фасаду; X2 - відхилення середньої висоти розташування полів на фасаді від умовної стандартної висоти у 10 м. (цей рівень висоти підходить практично для усіх риштувань, тому його обрано за умовний стандарт висоти); X3 - кількість плит на одному квадратному метрі дефектного поля (mj); X4 - фактор стиснення робочого місця, який залежить від раціональної організації робочого місця згідно впливу антропометричних характеристик людини; X5 - фактор температури зовнішнього повітря.

Для відпрацювання режимів життєздатності і тверднення полімерно-цементних розчинів проведені дослідження і розроблені спеціальні складові для різних операцій: для кріплення кераміки до цегляного мурування; заповнення порожнин “дихаючих” плит; заповнення місць, що зруйновані; тонування; закріплення анкерів в цегляному мурі; замазки швів між плитами та для інших. Знайдено зв'язок між складовими розчинів і технологічними процесами в залежності від конструктивних факторів облицювання, що зруйновано. Проведено дослідне виготовлення керамічних виробів, яке показало доцільність створення виробничої бази з малими серіями випуску керамічних плит і фігурних елементів, і можливість дотримання якісних показників на рівні існуючого покриття фасадів, для чого проведені лабораторні випробування і розроблена методика прискореної оцінки довговічності нових керамічних виробів.

У розділі чотири наведені результати теоретичних досліджень. Продуктивність процесів заміни керамічних великорозмірних елементів облицювання залежить від середньої кількості плит на метрі квадратному поля (mj), яка залежить від розмірів плит. Діапазон зміни цього фактору встановлено таким: m2=6,7-7,2 шт/м2 (будинки другої групи); m3=10,7-11,3 шт/м2 (будинки третьої групи). Проведено хронометражні досліди процесу установки і закріплення плит (Р4), які підтвердили зростання витрат труда при зростанні фактору (mj) згідно залежностям:

Q4 = 0,0188*mj3 - 0,384*mj2 + 2,8815*mj - 1,534, для плоских плит;

Q4 = -0,0052*mj3 - 0,056*mj2 + 1,872*mj + 1,411, для фігурних елементів.

Кореляційні залежності отримані при коефіцієнті відхилення площі полів від стандартної величини у 5 м2 поверхні фасаду Ks = 0,096 (фактор X1) та при коефіцієнті відхилення середньої висоти розташування полів на фасаді від 10 м Kh = 1,0 (фактор X2).

В результаті дослідження процесу нанесення шарів штукатурки при ремонті облицювання фасадів отримані кореляційні поліноміальні залежності третього ступеню:

Q3 = -13,8.Ks 3 + 13,64.Ks 2 - 5,0.Ks + 1,046, для шару товщиною 10 мм; керамічний облицювання полімерний риштування

Q3 = -11,7.Ks 3 + 11,64.Ks 2 - 4,219.Ks + 1,136, для шару товщиною 15 мм;

Q3 = -8,8.Ks 3 + 8,05.Ks 2 - 3,47.Ks + 1,313, для шару товщиною 20 мм.



При формуванні загальних підсумкових залежностей трудомісткості і продуктивності комплексного процесу слід враховувати технологічні перерви на тверднення розчинів при влаштуванні анкерів, шарів штукатурки, швів, заповнень порожнин та розчину отворів. Отримати кінцеві залежності простим складанням окремих витрат неможливо, оскільки процеси очікування мають велику тривалість. До того ж на процес впливає фактор стиснення фронту робіт (X4), який пов'язано з розмірами робочих місць і залежить від типу риштувань, що прийняті до технологічного процесу. Попередній аналіз параметрів фронту робіт показав, що основним параметром для оцінки характеру стиснення робочих місць є ширина смуги фасаду.

Для аналізу трудомісткості, продуктивності і вартості ремонтних робіт єдиним шляхом є синтез технологічних рішень і їх показників. Для розігрування різних варіантів технологічних рішень запропоновано моделювання у вигляді сіткових моделей з потоковим розвитком процесів у просторі (на смузі фасаду). На моделях здійснювалися дослідження впливу режимів виконання окремих операцій на продуктивність процесу заміни керамічних плит облицювання фасадів. Для цього були побудовані сіткові моделі комплексного процесу заміни плоских і фігурних елементів з розчленуванням процесу на прості процеси і операції, і організацією їх потоковим методом на дільницях, які надходять до однієї смуги фасаду. На вході моделі імітувалися параметри факторів впливу (Y). За змінні було прийнято всі роботи-очікування:

Y1 - термін очікування готовності анкерів до роботи;

Y2 - термін очікування готовності першого шару штукатурки;

Y3 - термін очікування готовності другого шару штукатурки;

Y4 - термін очікування готовності швів між плитами;

Y5 - терміни очікування готовності плит до замазки отворів.

Для кожної із моделей розіграні 78 ситуацій, а на п'яти моделях розглянуто 390 версій технологічних рішень (ТР) заміни керамічних великорозмірних елементів облицювання фасадів. Наприкінці відібрано чотири характерні ситуації для подальшого аналізу:

М1 - модель 1, яка створена згідно технологічного рішення з вихідними параметрами Y1 = 5*, Y2 = 90, Y3 = 90, Y4 = 5*, Y5 = 60 хв.;

М2 - модель 2, яка створена згідно технологічного рішення з вихідними параметрами Y1 = 5*, Y2 = 90, Y3 = 90, Y4 = 90, Y5 = 60 хв.;

М3 - модель 3, яка створена згідно технологічного рішення з вихідними параметрами Y1 = 60, Y2 = 90, Y3 = 90, Y4 = 90, Y5 = 60 хв.;

М4 - модель 4, яка створена згідно технологічного рішення з вихідними параметрами Y1 = 60, Y2 = 90, Y3 = 90, Y4 = 90, Y5 = 120 хв..

Для створення моделей параметри процесів визначалися для середніх значень факторів: S = 0,48 м2; Kh = 2,0; mj = 6 шт/м2, тому фронт робіт характеризувався загальним обсягом робіт відповідно до кількості дільниць: V1 = 0,48 м2; V2 = 0,96 м2; V3 = 1,44 м2; V4 = 1,92 м2; V5 = 2,4 м2.

Продуктивність процесу визначалась за формулою: П = Vi/Tij, де Vi - обсяг робіт, м2 плит;

Tij - загальний термін виконання комплексного процесу j - моделі на i - дільниці, год.

Побудовано залежності продуктивності комплексного процесу від кількості полів (дільниць), які задіяні у процесі (рис. 2).

В результаті аналізу цих залежностей відмічається, що при зростанні кількості полів до

mj = 5-6 шт різко зростає продуктивність процесу за рахунок того, що при потоковому методі організації процесів при збільшені числа дільниць вдається розвити продуктивні матеріальні потоки до термінів, які перевищують терміни процесів очікування готовності суміжних елементів облицювання до роботи. Таким чином, критичний шлях охоплює меншу кількість технологічних перерв (очікувань).

Рис. 2 Графіки залежності продуктивності комплексного процесу (П) заміни плоских плит від кількості полів (Ni), які задіяні у процесі.

Знайдені кореляційні залежності:

П1 = 0,0002.Ni3 - 0,012.Ni2 + 0,0858.Ni - 0,0068. R2 = 0,9938, для моделі М1;

П2 = -0,0025.Ni3 + 0,016.Ni2 + 0,0115.Ni + 0,0242. R2 = 0,9958, для моделі М2;

П3 = -0,0004.Ni3 - 0,0022.Ni2 + 0,0542.Ni - 0,0046. R2 = 0,999, для моделі М3;

П4 = 0,0003.Ni3 - 0,0101.Ni2 + 0,0775.Ni - 0,0264. R2 = 0,9959, для моделі М4.

Аналіз цих залежностей дозволяє зробити наступні висновки:

Для моделей М3 і М4 характерним є постійне зростання продуктивності комплексного процесу. Продуктивність досягає максимуму при кількості дільниць Ni = 6-8 полів на одній смузі фасаду. Для моделей М1 і М2 характерним є підвищення продуктивності до максимального значення при кількості дільниць Ni = 3-5 полів на одній смузі фасаду. При збільшені кількості дільниць до Ni = 5-6 полів продуктивність процесу стабілізується, а потім починає зменшуватися.

Продуктивність комплексного процесу заміни керамічних великорозмірних плит на нові набагато нижче ніж при новому будівництві. Продуктивність технологічного рішення по моделі М1 досягає величини П1 = 0,16-0,18 м2/год. З урахуванням того факту, що через 3-4 години після початку робіт наступає перерва на обід, під час якої тверднення розчинів продовжується, виробіток ланки за зміну може становити 1,44-1,62 м2/добу.

В результаті порівняння параметрів риштувань з параметрами фасадів будинків з 200 варіантів були відібрані конструктивні рішення риштувань, які можна використовувати для реставрації облицювання фасадів. Були дослідженні наступні варіанти:

1) стоїчні риштування трубчатої конструкції з висотою збірки до 60м і шириною 1-2м;

2) підіймальні колиски для двох робітників з висотою підвіски 100м і шириною 4м;

3) автором розроблено і запропоновано варіант риштувань з використанням оснащення альпіністів.

4) підіймальні колиски для одного робітника з висотою підвіски 100м і шириною 1м;

5) підвісні струнні риштування з висотою підвіски 60-100м і шириною 1-1,2м;

В результаті дослідження витрат труда на влаштування і перестановку риштувань отримані залежності питомих витрат труда (q) від висоти будинку для умовної смуги шириною 4м (рис. 3). Знайдені поліноміальні залежності третього ступеню:

Варіант А4 (одномісна колиска) за трудовими витратами ефективен при висоті будинку

Нf > 22,2 - 22,5 м, а при Нf < 22,2 м найбільш ефективним є варіант А1 (стоїчні риштування). Варіант А3 проти стоїчних риштувань більш ефективен при Нf>26,5 - 26,50 м, а проти варіанту А4 - при Нf > 35,63м.

Розроблена методика формування раціональних організаційно-технологічних рішеня.

Сутність методики визначення раціональних рішень полягає у знаходженні масиву раціональних організаційно-технологічних рішень виконання комплексу робіт на підставі моделювання варіантів технологічних рішень і поетапному відбору раціональних з них окремо для процесів обстеження фасадів (О), виробництва керамічних виробів (В), підготовки до виконання робіт (П) та відновлення великорозмірних керамічних елементів фасадів (ТР). Поетапне рішення поставленої задачі з відбором на окремих етапах переважних варіантів забезпечує значне скорочення варіантності та спрощує тим самим вирішення поставленої задачі (рис. 3).

У п'ятому розділі розглядаються вопроси реалізації та ефективності виконаних досліджень. Розробки базуються на методиці формування структури раціональних технологічних рішень і представлені у вигляді технологічних карт на ремонт плоскої частини фасаду, а також на ремонт фігурних елементів і архітектурних виробів. Відпрацювання технологічних карт з ремонту керамічного облицювання здійснювалося в 1991-1998 рр. при проведенні проектних і експериментальних робіт, пов'язаних з капітальним ремонтом облицювання фасаду будинків по вул. Хрещатик м. Києва.

Було розроблено 15 технологічних карт, з яких технологічні карти ТК1-ТК8 по приготуванню розчинів і композицій різноманітного призначення, а ТК9-ТК15 стосуються технології виконання реставраційних робіт.

В результаті проведення ремонтних робіт по запропонованим технологічним картам на експериментальній дільниці будинку Київського Міськвиконкому була відпрацьована найбільш раціональна технологія і організація ремонту плоских керамічних плит і фігурних елементів, відібрані необхідні засоби механізації і складені типові схеми ведення робіт, що були використані, як при ремонті фасадів Київського Міськвиконкому, так і фасадів інших будинків в центральній частині м. Києва.

На підставі одержаного досвіду реставраційних робіт у відповідності з діючими нормативними документами, автором були розроблені організаційно-технологічні правила (ОТП) виконання робіт по ремонту фасадів будинків, які були покладені в основу проектів виробництва робіт (ПВР) для ремонту фасадів окремих будинків. Зважаючи увагу на те, що роботи передбачено виконувати методами з використанням устаткування промислового альпінізму, були розроблені інструкції з охорони праці.

Основні положення ОТП і інструкцій з охорони праці були включені у Державні будівельні норми України: ДБН Г. 1-4-95. “Правила перевезення, складування та збереження матеріалів, виробів і устаткування у будівництві”; ДБН Г. 1-5-96. “Нормативна база оснащення будівельних організацій (бригад) засобами механізації, інструментом і інвентарем”. До того ж, результати досліджень автора захищені патентом.



Загальні висновки і рекомендації

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення конкретної науково-практичної задачі, що виявляється в розробці раціональних технологічних рішень по ремонту великорозмірних керамічних елементів облицювання фасадів будинків і обґрунтування системного підходу до комплексного рішення відновлення керамічного облицювання.

1. Аналіз досвіду облицювання і руйнування фасадів багатоповерхових будинків великорозмірними керамічними елементами показав, що через 20-30 років їх експлуатації 5-15 відсотків облицювання підтверджені руйнуванню і стають небезпечними для населення. Особливо це набирає масового явища для будинків побудованих в 50-60 роках. Для подальшої нормальної їх експлуатації потрібне термінове їх відновлення, основу якої визначає технологія реставрації керамічних великорозмірних плит і фігурних елементів облицювання фасадів багатоповерхових будинків, що і визначило актуальність виконаних досліджень.

2. В роботі виявлені основні види дефектів, які стали наслідком дії багатьох факторів кліматичного, біологічного, механічного, конструктивного та іншого характеру, встановлені причини руйнування поверхонь облицювання фасадів і запропонована удосконалена технологія їх відновлення.

3. До основних напрямків удосконалення технології реставрації керамічних великорозмірних елементів облицювання фасадів багатоповерхових будинків належать:

наявність багатоваріантності організаційно-технологічних рішень виконання відновлювальних робіт;

прийняття за одиницю пошкодженої поверхні фасаду окремого поля, для якого виявлені конструктивні й просторові параметри, що впливають на вибір технологічних рішень реставрації, а сукупність полів представлено вертикальними смугами фасадів, ширина яких залежить від параметрів робочих місць і засобів риштувань;

відбір із сукупності тих факторів, що мають найбільший вплив на параметри технологічних процесів і проведення їх досліджень (відхилення площі полів від стандартної величини у 5 м2 , кількість плит на одному квадратному метрі дефектного поля, фактор стиснення робочого місця);

встановлення бази нормативних даних витрат праці, яка дозволила здійснити синтез технологічних рішень і сформувати варіанти для визначення раціональних технологій;

моделювання технологічних рішень реставрації облицювання фасадів та визначення меж їх раціонального використання в залежності від схем організації процесів і впливу різних факторів. Обґрунтування методу “імітації” заміни плоских керамічних плит штукатуркою, визначення раціональних режимів виконання окремих операцій і процесів.

4. На основі розроблених напрямків удосконалення технології, запропонована методика формування раціональних організаційно-технологічних рішень, яка передбачає практичні рекомендації по обстеженню фасадів, вибір раціональних рішень стосовно засобів риштувань, вибір режимів виготовлення розчинів і керамічних виробів, а також формування раціональних технологічних рішень реставрації облицювання і визначення основних техніко-економічних показників для оцінки прийнятих рішень.

5. Обґрунтовані межі раціонального використання риштувань в залежності від висоти будинків і коефіцієнту насиченості фасадів полями, що пошкоджені. Удосконалено оснащення альпіністів для проведення реставраційних робіт і визначені параметри, при яких воно є найефективнішим.

6. Створені на підставі розроблених і впроваджених технологічних карт і проведених досліджень організаційно-технологічні правила і інструкція, основні положення яких надійшли до нормативних документів.

7. Запропоновані технологічні рішення, а особливо метод “імітації” і використання риштування на підставі оснащення альпіністів, які впроваджені в практику будівельного виробництва, дозволили скоротити термін виконання реставрації облицювання на 19-26%, зменшити трудомісткість робіт до 30% і одержати річний економічний ефект у розмірі 83952 грн. на одну бригаду робітників.



Список опублікованих праць за темою дисертації

Статті у фахових виданнях, які входять до переліку, затвердженому ВАК України

1. Родіонцев А.Б. Особливості формування організаційно-технологічних рішень при проведенні реставрації облицювання керамічних виробів на фасадах багатоповерхових будинків 2001 р.// Міжвідомчий збірник “Містобудування та територіальне планування”.- 2002.- № 11.- с.106-111

2. Родіонцев А.Б. Аналіз та синтез структури комплексного технологічного процесу відновлення облицювання фасадів.// Техніка будівництва. - 2001. - №9.- стр. 79-86.

3. Лівінський О. М., Назаренко І. І., Канюка М. С., Родіонцев А. Б. Стан і напрямки розвитку опоряджувальних та покрівельних робіт. // Будівництво України. - 1995. - № 2. - с. 47-48.

4. Лівінський О. М., Омельченко О. О., Піщаленко Ю. О., Родіонцев А. Б. Проблеми і методи реконструкції та ремонту житлового фонду.// Будівництво України. - 1996. - № 5. - с. 45-46.

5. Родіонцев А. Б. Методика оцінки строку служби опоряджувальних покриттів фасадів будинків великорозмірними керамічними плитами.// Будівництво України. - 1995. - № 6. с. 45-46.

Додаткові публікації, ДБН, Патенти, матеріали конференцій:

1. ДБН Г. 1-4-96. Правила перевезення, складування та збереження матеріалів, виробів і устаткування в будівництві / Лівінський А. М., Родіонцев А. Б. та інші. - Укрархбудінформ, Держкомістобудування України, 1996. - 44 с.

2. ДБН Г. 1-5-96. Нормативна база оснащення будівельних організацій (бригад) засобами механізації, інструментом і інвентарем / Лівінський А. М., Родіонцев А. Б.та інші. - Укрархбудінформ, Держкомістобудування України, 1996. - 48 с.

3.Плитка для внутрішнього облицювання стін: Пат. 17488 А. Україна, МКІ Е 04 С 2/34; 2/38 / Родіонцев А. Б., Тімофєєв М. І., Лівінський О. М. - № 96062171; замовлено 04. 06. 96; Опубл. 31. 10. 97, Бюл. - № 5. - 5 с.

4. Родіонцев А.Б. Фактори, що впливають на формування раціональних технологічних рішень при реконструкції фасадів багатоповерхових будинків 2001р.// Міжвідомчий збірник “Містобудування та територіальне планування”. - 2002. - № . - с.

5. Лівінський О. М., Родіонцев А. Б. Дефекти облицювання фасадів будинків та методи їх усунення.// Будівельні матеріали і конструкції.- 1995.- №1.-с.31-32.

6. Родіонцев А.Б. Експерементальні дослідження технологічних параметрів процесу реставрації облицювання фасадів будинків // Програма XXVIII міжнародної наукової конференції студентів, аспіратнів і молодих вчених “Будівлі та споруди із застосуванням нових конструкцій та матеріалів”. - ДДАБА, Макіївка, 2002.

7. Родіонцев А.Б. Технологія усунення дефектів великорозмірних облицювань фасадів будівель // Програма 57 науково-технічної конференції КНУБАБ Київ, 1996.

8. Родионцев А. Б. Эффективные технологии и средства механизации для отделки фасадов зданий // Тезисы докл. Всеукраинской конф.: Прогрессивные технологии и машины для производства стройматериалов, изделий и конструкций. - Политехн. Унив. Полтава, 1996.



Анотація

Родіонцев А. Б. Технологія реставрації керамічних великорозмірних елементів облицювання фасадів багатоповерхових будинків. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 0.5 23. 08 - технологія промислового і цивільного будівництва, - Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2001.

Дисертаційна робота містить теоретичні положення та практичні рекомендації з технології реставрації керамічних великорозмірних елементів облицювання фасадів багатоповерхових будинків. Методика вибору організаційно-технологічних рішень заснована на: формуванні варіантів структур комплексного технологічного процесу; поетапному відбору раціональних структурних елементів процесу відновлення облицювання фасадів; виявленні раціональних меж застосування технологічних рішень у залежності від параметрів полів фасадів, що пошкоджені.

Розроблені практичні рекомендації з виконання технологічних процесів: обстеження облицювання фасадів; виготовлення та використання складових полімерних розчинів; виробництва керамічних елементів облицювання; заміни та відновлення керамічних великорозмірних плит і фігурних елементів, що пошкоджені. Надані рекомендації стосовно експлуатації засобів риштувань з використанням оснащення альпіністів. Основні положення дисертації надійшли до державних будівельних норм України. Нові раціональні технологічні рішення впровадженні у виробництво з одержанням економічного ефекту.

Ключові слова: облицювання, керамічні великорозмірні елементи, дефекти, технологічні рішення, структура процесу, вибір, методика, рекомендації, реставрація, багатоповерхові будинки.



Аннотация

Родионцев А. Б. Технология реставрации керамических крупноразмерных элементов облицовки фасадов многоэтажных зданий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности

05.23.08 - технология промышленного и гражданского строительства. - Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Киев, 2001.

Диссертация посвящена актуальным вопросом реставрации керамических элементов облицовки фасадов зданий и определению рациональных организационно-технологических решений по проведению ремонтно-восстановительных работ.

Для этого обоснована необходимость реставрации, которая подтверждается массовыми разрушениями фасадов уникальных зданий с облицовкой керамическими крупноразмерными элементами. На основании экспериментальных исследований на фасадах зданий выявлены наиболее характерные повреждения и дефекты. Дана классификация факторам, которые стали причиной этим повреждениям. Поврежденные места фасадов рассмотрены в виде отдельных полей с определенными конструктивными параметрами и параметрами их размещения на фасадах зданий. Приведены основные свойства полей, которые влияют на организационно-технологические решения по реставрации облицовки фасадов.

Из совокупности факторов, которые были исследованы, отобраны наиболее важные. Для определения базы данных по этим факторам проведены экспериментальные исследования на фасадах зданий города Киева. Приводятся результаты замеров конструктивных характеристик полей и хронометражных наблюдений за экспериментальными процессами замены и частичного ремонта керамических элементов облицовки фасадов.

Рассматриваются зависимости трудоемкости и продуктивности технологических процессов от параметров полей, которые позволили создать нормативную базу для формирования технологических решений и отбирать лучшие варианты. Разработан алгоритм формирования структуры организационно-технологических решений. Основой для формирования являются характеристики полей поврежденной облицовки фасадов.

Процесс реставрации керамических крупноразмерных элементов относится к комплексным процессам, которые объединяют решения по обследованию фасадов зданий, по изготовлению цементных и полимерных растворов, по изготовлению керамический изделий, по проведению ремонтных работ, а также решения, которые касаются использования средств подмащивания.

Приводятся результаты исследования составов полимерных растворов для надежного закрепления новых керамических элементов на фасадах зданий. Разработан и предложен базовый состав раствора на основе эпоксидного полимера. На его основе создан целый ряд полимерно-цементных растворов для устранения различных повреждений керамики. Разработана структурно-логическая зависимость технологических решений по ремонту в зависимости от видов растворов и их свойств. Для новых керамических элементов, которые изготавливаются на экспериментальном производстве разработана методика ускоренного исследования керамических изделий на долговечность.

Рассмотрены и практически опробованы две технологии реставрации керамических элементов: замена старых плит и фигурных элементов новыми; замена старых плит штукатуркой с последующей окраской под цвет существующих плит. На имитационных моделях проведены теоретические исследования продуктивности процессов замены керамических элементов и рассмотрены границы рационального использования этих технологий.

Создана методика формирования рациональных организационно-технологических решений по обследованию фасадов зданий, по изготовлению растворов и керамики, а также по выполнению реставрационных работ. На основании теоретических исследований и практического опыта разработаны и внедрены технологические карты на процессы приготовления растворов и на процессы реставрации керамических элементов облицовки многоэтажных зданий.

Основные положения диссертации использованы при разработке организационно-технологических правил производства ремонтных работ и инструкций по охране труда. Отдельные положения этих документов вошли в состав государственных строительных норм Украины. Внедрение результатов исследований позволили получить существенный экономический эффект.

Ключевые слова: облицовка, керамические крупноразмерные элементы, дефекты, технологические решения, структура процесса, выбор, методика, рекомендации, реставрация, многоэтажные здания.



Summary

A. Rodiontsev. The technology of restoration of ceramic big-size units a liner of facades of multi-storey buildings. - Manuscript.

Thesis on obtaining of a scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality

05. 23. 08 - technology of industrial and civil construction, - Kiev national university of building and architecture, Kiev, 2001.

The thesis contains theoretical positions and practical guidelines on the technology of restoration of ceramic big-size units of a liner of facades of multistorey buildings. The technique of choice of solutions of organization and technology grounded on: creation of variants of structures of the complex technological process; to takeoff on stages of rational building blocks of the process restoring a liner of facades; detection of rational boundaries of application of technological solutions depending on parameters of fields of facades, which injured.

The designed practical guidelines from execution of technological processes: inspection of a liner of facades; manufacture and usage of composite polymeric solutions; production of ceramic units of a liner; replacements and restoring of ceramic big-size plates and curly units, which injured. The given guidelines concerning maintenance of resources of woods with usage of equipment of the climbers. The main positions of a thesis arrived to state building norms of Ukraine. The new rational technological solutions are inserted in production and the economic benefit is obtained.

Keywords: a liner, ceramic big-size units, defects, technological solutions, structure of the process, choice, technique, guideline, restoration, multistorey buildings.

Размещено на Allbest.ru