ТЕХНОЛОГИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ЦЕМЕНТОВ И РЕШЕНИЕ ОТРАСЛЕВЫХ ПРОБЛЕМ

УДК 622. 035.4
Ст. преп. Бабичев В.А., студ. Рудой Ю.А.
Донецкий национальный технический университет


Источник: Технологии строительства шахт и подземных сооружений - 2011 / Материалы международной научно-технической конференции молодых ученых аспирантов и студентов организованной кафедрой «Строительства шахт и подземных сооружений» посвященой 90-летию ДонНТУ - Донецк, ДонНТУ - 2011, с. 145-148.


Для качества и долговечности строительных объектов из монолитного и сборного железобетона решающее значение имеет качество бетона. В настоящее время в Украине массово производится и применяется для строительства бетон неприемлемо низкого каче-ства. Одной из основных причин низкого качества бетона является очень низкое качество цемента, которое обусловлено недожегом портландцементного клинкера и недомолом портландцемента подавляющим большинством цементных заводов для экономии затрат, в первую очередь, основного технологического топлива природного газа, цена на который резко выросла.

Вышеперечисленные проблемы привели к ряду критичных негативных последст-вий:

  1. Увеличился расход цемента в бетоне;
  2. Уменьшилось время потери бетоном подвижности, снизилась морозостойкость и водонепроницаемость бетонов;
  3. Усилились усадочные деформации бетона и появилась проблема образования трещин в готовых изделиях и конструкциях;
  4. Снизилась марочность цементов (цементные заводы практически перестали производить цемент марки 600);
  5. Уменьшилась эффективность действия технологических добавок в бетонах (например, суперпластификаторов и замедлителей сроков схватывания), т.к. в цементе на основе недожжённого клинкера имеются т.н. "маргинальные фазы", которые при затворении водой образуют гель, сорбирующий технологические добавки;
  6. применение цемента на основе недожжённого клинкера вызывает ускоренную коррозию арматуры, что напрямую приводит к потере несущей способности конструкций, а также ускоренному расходованию форм и опалубки;
  7. снижается долговечность изделий и конструкций из бетона.

Качество бетона, которое имеет решающее значение для качества, надежности и долговечности объектов из бетона, зависит не только от стабильности состава и обеспе-ченности его потенциальных свойств, заложенных расчетными параметрами бетонной смеси.

В мировой практике вопрос качества бетонов и, при необходимости, получения высокомарочных бетонов, решается сочетанием трех факторов:

  1. Тонкий помол цемента;
  2. Точный подбор заполнителей;
  3. Применение различных специальных добавок.

Комбинация всех трех факторов позволяет добиться высокого качества бетона на конкретном объекте для конкретных условий.

В Украине эта технологическая схема практически не работает в силу ряда причин - низкого уровня организации труда и производства, отсутствия на рынке строительных материалов всех необходимых фракций заполнителей, неразвитости индустрии добавок, неудовлетворенного спроса (порождающего сверхнапряженные режимы работы оборудо-вания), и, главное, качество бетона через реализацию любого фактора требует существенного повышения уровня затрат при производстве.

Также, любая из технологических добавок (модификаторов), использующихся для получения необходимых свойств бетона или бетонной смеси, обладает прямым и побоч-ным действием, что приводит к появлению проблемы совместимости добавок. Так, если в бетонную смесь вводится замедлитель, он снижает прочность бетона и т.п. Чтобы избе-жать несовместимости, необходимо создавать комплексы добавок многоцелевого назна-чения, которые бы не ухудшали основные положительные свойства бетона и одновремен-но снижали или нейтрализовали свойства отрицательные.

Большая часть отечественных производителей старается экономить затраты и, од-новременно, выпустить большее количество продукции, что неминуемо отрицательно сказывается на качестве продукции. Экономия осуществляется за счет приобретения для производства менее качественного, но более дешевого сырья, нарушений технологического процесса, в том числе снижением норм расхода комплектующих материалов и энергоресурсов.

Одним из вариантов радикального решения основных проблем отрасли цементов и бетонов с высоким экономическом эффектом может стать проект производства высоко-прочных цементов. Базовая технология высокопрочных цементов прошла опытное и про-мышленное апробирование в различных режимах и условиях, и доказала свою высокую эффективность и универсальность. Под технологическим контролем нашей группы высокопрочный цемент был произведен на пяти цементных заводах в трех странах мира в объ-еме около 1000000 тонн. Технология не имеет аналогов ни в мире, ни в Украине и позво-ляет открыть новые горизонты отрасли. Технология высокопрочных цементов может быть реализована или в рамках цементного завода, или посредством глубокой переработки типового портландцемента марки 500 Д0 в высокопрочный цемент, в т.ч. в цемент марок 700, 800, 900, 1000. При этом, технология предусматривает применение на стадии домола стандартного портландцемента М500 технологической добавки, применении специальных режимов помола цемента и ряда других производственных особенностей, являющихся "ноу-хау" инициаторов проекта.

Важным преимуществом технологии является то, что при повышении марочности цемента до марок 700, 800, 900, 1000 не снижается количество цемента относительно ис-ходного объёма, т.е. из 1 кг портландцемента (М500 Д0) и 0,1 кг технологической добавки получается, соответственно, 1,1 кг цемента ВПЦ.

Все качественные свойства высокопрочных цементов предоставляют пользовате-лям цементов и товарных бетонов множество преимуществ, которые кратко можно разде-лить на две группы: технологические и экономические.

Технологическими преимуществами бетонов общестроительного и специального назначения на основе таких портландцементов для потребителей являются получение бе-тонов с выдающимися качественными характеристиками:

  1. Гарантированная прочность бетона до 80-100 МПа и выше;
  2. Ускорение темпа набора прочности бетона, твердение без пропаривания до 240 кг/см2 через 6 ч. и менее;
  3. Отсутствие необходимости прогрева бетона;
  4. Снижение коэффициента водоотделения бетонной смеси до нулевого уровня;
  5. значительное повышение пластичности (подвижности) бетонной смеси с приростом удобоукладываемости на одну-две позиции и улучшение формования изделий и кон-струкций при повышении марки бетона в них;
  6. Повышение качества поверхности изделий из бетона, снижение усадочных деформаций и повышение трещиностойкости бетона;
  7. Значительное - в 2-4 раза повышение однородности бетона;
  8. Повышение морозостойкости бетона минимум до 800-1000 циклов и водонепро-ницаемости бетона до W18;
  9. Устранение коррозии арматуры в бетоне;
  10. Радикальное повышение долговечности изделий и конструкций из бетона.

Все указанные свойства бетонов достигаются БЕЗ применения технологических добавок при производстве бетона, а только за счет уникальных свойств используемых вы-сокопрочных цементов.

Предлагаемые цементы имеют практически неограниченные сроки хранения при сохранении даже суточной прочности. Так, имеются официальные публикации, в которых приводится подтвержденная информация о фактическом хранении высокопрочного цемента в силосах в течение 9 лет, в мешках - в течение 12 лет.

За счет реализации указанных качественных характеристик бетонов на основе вы-сокопрочных цементов, потребитель получает ряд экономических преимуществ по срав-нению с традиционной технологией. Использование в строительстве предлагаемых цементов и бетонов на их основе позволяет потребителям получить ряд ценных экономиче-ских преимуществ, уменьшить затраты на строительство объектов по монолитной техно-логии, снизить стоимость бетона и предоставляет возможность сокращения сроков строительства вследствие:

  1. Снижения потребления высокопрочного цемента в бетонных смесях в 2 раза;
  2. Ускорения темпов набора прочности бетона;
  3. Отсутствия необходимости прогрева бетона;
  4. Улучшения качества поверхности изделий из бетона и соответственным снижением стоимости на обработку и отделку поверхностей в последующем;
  5. возможности проектного уменьшения сечения несущих конструкций и процента армирования в бетонных и железобетонных сооружениях и соответственного облегчения конструкций за счет повышенной прочности бетона;
  6. Повысить качество и долговечность объектов, возводимых по монолитной технологии.

Экономический расчет от применения предлагаемого высокопрочного портланд-цемента (выполненный на основе фактических данных) при производстве, например, бе-тонной смеси М350 показывает, что только факт использования такого цемента при про-изводстве железобетона даёт потребителю прямую экономию, например, на марке М350 более 7 USD или 10,6% на каждый кубометр бетона; причём, данные результаты получа-ются одновременно с ценой высокопрочного цемента, позволяющей производителю этого цемента иметь прибыль около 40 $/тонну.

Библиографический список

  1. Гридчин А.М., Лесовик Р.В. Особенности производства вяжущих низкой водопотребности и бетона на его основе с использованием техногенного полиминерального песка. // Строи-тельные материалы, оборудование, технологии ХХІ века. – 2002. – № 1.
  2. ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые».
  3. Лесовик В.С., Гладков Д.И., Елистраткин М.Ю. Доклад / электрофизическая технология ячеистобетонных изделий. – БелТАСМ, 2000.
  4. Перспективные технологии и новые разработки // источник: www.sibindustry.ru, 2004.
  5. Сидоров В.А., Белов И.А. Модификаторы противоморозного действия // источник: http://www.bеton.ru.
  6. Файнер М.Ш. Новые закономерности в бетоноведении и их практическое приложение. – Киев, Наукова думка, 2001.