В статье рассмотрены вопросы возрождения и наращивания мощи строительного потенциала Крым. Обсуждены энергосберегающие виды цементов общестроительного назначения, ассортимент и строительно-технические свойства сухих строительных смесей, применяемых в строительной практике в различных климатических зонах республики. Это направление развития строительной технологии является стратегической целью развития строительной базы для снижения затрат на восстановление и строительство жилого фонда, оздоровительно-лечебных учреждений и промышленных зданий.
В.П. КУЗЬМИНА, канд. техн. наук, академик АРИТПБ, генеральный директор ООО «Колорит-Механохимия» (Москва), технический эксперт Союза производителей сухих строительных смесей
Ключевые слова: цемент, ассортимент, сухие строительные смеси, вещественный состав, строительно-технические свойства, способы, особенности применения, отделочно-восстановительные работы, климатические условия, технологии
Keywords: cement, assortment, dry building mixes, material structure, building-technical properties, ways, areas, features of application, regenerative works, climatic conditions, technology
К важнейшим задачам строительного комплекса Крым относится создание и освоение производства малоэнергоемких цементов и вяжущих. Перспективным направлением их решения является организация производства цементов и вяжущих низкой водопотребности (ЦНВ и ВНВ), получаемых совместным помолом по специальным режимам портландцементного клинкера, порошкообразных суперпластификатора, пластификатора или их смесей, активных минеральных добавок искусственного или природного происхождения, а также наполнителей типа песка или известняка. Название этот вид цемента или вяжущего получил благодаря пониженной на 25-30% водопотребности.
Широкое внедрение в промышленность ЦНВ и ВНВ позволяет увеличить выпуск цемента вдвое при увеличении только помольных мощностей и примерно во столько же раз снизить топливоемкость производства.
Московский «НИИЦемент» начал исследования ВНВ в декабре 1986 года на базе впервые полученных порошковых модифицированных лигносульфонатов. Были достигнуты положительные результаты, сущность которых заключалась в повышении активности цемента при тепловой обработке на две-три марки, как в содержащих гипс, так и в безгипсовых составах, дающих дополнительный выигрыш в прочности на 50-100 кгс/см2. Сразу же были начаты исследования в области многокомпонентных ВНВ. Эти работы показали, что при замене до 80% клинкера активной минеральной добавкой или до 50% – кварцевым песком сохраняется марка цемента при пропаривании на уровне 300-600 кгс/см2.
Так, например, ВНВ типа шлакопортландцемента (ШПЦ) в присутствии 0,8% модифицированных лигносульфонатов, 70,0% доменного гранулированного шлака и 30% рядового портландцементного клинкера, имело активность при пропаривании – 480 кгс/см2, что на 100 кгс/см2 выше средней активности при пропаривании чистоклинкерного товарного портландцемента марки «600».
Чистоклинкерный цемент низкой водопотребности (ЦНВ) на базе рядового клинкера Подольского экспериментального цементного завода при введении в процессе помола порошкообразного пластификатора ЛСТМ-5 в количестве 1% имел активность при пропаривании от 511 кгс/см2 (с гипсом) до 605 кгс/см2 (без гипса) против 360 кгс/см2 у тонкомолотого чистоклинкерного портландцемента той же дисперсности.
Активность бетона на основе ВНВ при введении порошкового суперпластификатора «С-3», натриевой соли полиэтиленполинафталинсульфокислоты, в количестве 2% увеличилась на 70 кг с/см2.
Таким образом, было установлено, что при тепловой обработке для получения с равным техническим эффектом равнопрочных цементных бетонов на основе ВНВ, можно использовать, как суперпластификаторы класса «С-3», так и модифицированные лигносульфонаты.
При нормальном твердении цементного бетона на основе ВНВ кинетика твердения ВНВ с суперпластификатором С-3 в начальные сроки имеет высокий уровень набора прочности, тогда как начальная прочность в возрасте до 3 суток твердения ВНВ с добавкой лигносульфонатов уступает даже исходному традиционному портландцементу. Следовательно, в настоящее время ВНВ и ЦНВ на основе лигносульфонатов могут рассматриваться, как перспективные только для пропаривания, в то время как ВНВ на базе суперпластификатора эффективны, и для сборного, и для монолитного железобетона. Однако, при использовании виброцентробежных мельниц для предварительной механохимической активации, как суперпластификатора С-3, так и модифицированных лигносульфонатов кинетика твердения бетонов ускоряется и превышают полученное значение на марку, т.е. на 100 кгс/см2.
Рациональному использованию портландцементного клинкера при производствн цементов посвящено много научных работ, защищенных патентами РФ.
Научные сотрудники ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» (RU) – патентообладателя действующего патента РФ №2489381 «Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой (варианты)» предложили новый виток развития данной технологии. Предлагаемая технология может быть использована для изготовления изделий из бетона в гражданском и промышленном строительстве, в том числе с использованием нанотехнологий.
Сырьевая смесь для высокопрочного бетона с нанодисперсной добавкой включает в себя вяжущее, кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1, гранитные отсевы фракции 2,5-5 мм, добавку и воду.
Таблица 1
| Химический состав сырьевых материалов | ||||||||||
| Материал/оксиды | SiO2 | Al2O3 | CaO | Fe2O3 | MgO | K2O | Na2O | FeO | SO3 | ппп |
| Портландцемент | 20,7 | 4,81 | 63,73 | 4,44 | 1,65 | 0,36 | 0,40 | — | 2,90 | 1,01 |
| Перлит | 71,4 | 12,1 | 0,52 | 0,77 | 0,37 | 3,21 | 5,2 | 0,56 | — | 5,87 |
| Кварцполевошпатовый песок с Мкр.=2,1 | 74,54 | 13,45 | 2,5 | 1,66 | 0,64 | 6,21 | — | 0,15 | 1,66 | |
В качестве добавки вводят нанодисперсный порошок диоксида кремния «Таркосил-05», который предварительно подвергают обработке в ультразвуковом диспергаторе УЗДН-А с водой затворения, а в качестве вяжущего содержит вяжущее низкой водопотребности ЦНВ-100.
Нанодиоксид кремния проявляет свои свойства в мономолекулярных слоях, поэтому технологически сложно распределить тысячные доли нанодобавки в бетонной смеси. Именно использование ультразвука позволяет равномерно распределить «Таркосил-05» в воде затворения при правильном смешении компонентов бетонной смеси, вводимых в смеситель по мере увеличения крупности зерен: вода затворения, цемент, песок, щебень.
Вещественный состав сырьевой бетонной смеси, в масс. %: ВНВ-100 – 26,3-26,66; кварцполевошпатовый песок с модулем крупности 2,1 – 32,88-33,2, гранитные отсевы фр. 2,5-5 мм – 32,88-33,2, нанодисперсный порошок диоксида кремния «Таркосил-05» – 0,013-0,052, вода – 6,888-7,927. В варианте сырьевая смесь содержит вяжущее низкой водопотребности ВНВ-70 с перлитом в качестве наполнителя при соответствующей корректировке соотношения компонентов сырьевой смеси.
Таблица 2
| № составов | Содержание компонентов, масс. % | ||||||
| Вяжущее | Заполнитель | Таркосил-0,5 | Вода | ||||
| Портландцемент М400 | ВНВ-70 | ВНВ-100 | Песок Мкр.=2,1 | Гранитные отсевы, фр.=2,5-5 мм | |||
| 1 | 26,3 | 32,88 | 32,88 | 0,013 | 7,927 | ||
| 2 | 26,48 | 33,08 | 33,08 | 0,032 | 7,328 | ||
| 3 | 26,66 | 33,2 | 33,2 | 0,052 | 6,888 | ||
| 4 | 26,26 | 32,8 | 32,8 | 0,013 | 8,127 | ||
| 5 | 26,38 | 32,96 | 32,96 | 0,032 | 7,668 | ||
| 6 | 26,5 | 33,1 | 33,1 | 0,052 | 7,248 | ||
| 7 контрольный | 26,26 | 32,8 | 32,8 | 8,14 | |||
| 8 контрольный | 26,33 | 32,88 | 32,88 | 7,91 | |||
| 9 прототип | 20,8 | 25,6 | 45,55 | 0,75 (золь кремниевой кислоты) | 7,3 | ||
| 10 прототип | 25 | 24 | 42,45 | 0,75 (то же) | 7,8 | ||
Технический результат изобретения заключается в повышении прочности при сжатии и растяжении при изгибе в проектном возрасте и понижении значений водопоглощения, снижении расхода цемента.
Аналогичным образом готовят образцы из контрольных смесей по составам 7, 8: вяжущие ВНВ-100, ВНВ-70 смешивают с заполнителями – кварцполевошпатовым песком с модулем крупности Мкр.=2,1 и гранитными отсевами фракции 2,5-5 мм, добавляют воду до водоцементного отношении 0,30-0,31, тщательно перемешивают в течение 4-5 минут, затем формуют образцы-призмы из полученной бетонной смеси одинаковой подвижности размером 40х40х160 мм. Образцы твердеют в нормальных условиях при t=20±2°C и влажности 95-98% в гидравлической ванне затвора.
Таблица 3
| № составов | Предел прочности при сжатии, МПа | Водопоглощение, масс. % | |
| после 3 сут. | после 28 сут. | ||
| 1 | 40 | 61 | 2,6 |
| 2 | 49 | 74 | 1,42 |
| 3 | 60 | 90 | 1,21 |
| 4 | 35 | 53 | 3,8 |
| 5 | 41 | 62 | 2,5 |
| 6 | 54 | 81 | 1,25 |
| 7 | 37 | 49 | 4,5 |
| 8 | 44 | 59 | 3,78 |
| 9 | 63 | 76 | 2,5 |
| 10 | 51 | 62 | 2,6 |
— расход добавки – модификатора бетона – нанодисперсного порошка диоксида кремния «Таркосил-05» в 5-10 раз меньше по сравнению с введением в состав бетона кремнеземсодержащего компонента, представленного золем H2SiO3 например, при схеме «золь-гель» формирования наноструктуры бетона;
— применение полученных вяжущих низкой водопотребности (ВНВ) позволяет экономить до 30% портландцемента без снижения прочностных показателей по сравнению с бетоном на основе портландцемента;
— повышение прочности связано с уменьшением расхода воды для получения бетона с одинаковой подвижностью за счет использования органического водопонижающего реагента, ускорением пуццолановой реакции и образованием большого количества гидросиликатов кальция (ГСК), преимущественно низкоосновных типа CSH(I), что приводит к ускорению твердения и повышению прочности;
— оптимальное водоцементное отношение для получения смеси для высокопрочного бетона лежит в пределах 0,26-0,31 на основе применения ВНВ и с использованием нанодисперсного порошка диоксида кремния «Таркосил-05» (без использования нанодисперсной добавки диоксида кремния «Таркосил-05» водоцементное отношение лежит в пределах 0,33-0,40). Таким образом, предлагаемая технология позволяет получить трехмерную структуру цементного бетона при использовании в качестве цемента – вяжущего низкой водопотребности при введении нанодиоксида кремния. При этом получен новый класс высокопрочных бетонов для строительства сооружений и конструкций с оптимальными физико-механическими характеристиками бетона для эксплуатации в экстремальных условиях.
Акционерное общество закрытого типа «Акционерная компания «Полимод» в области модификаторов бетона» также защитило патентом РФ №2096361 «Способ приготовления вяжущего».
Предложенная технология рационального использования клинкерного компонента при использовании в качестве минеральной добавки обожженного глинистого сланца.
Предложен способ приготовления вяжущего низкой водопотребности (ВНВ), в состав которого входит обожженный при 550-950°C глинистый сланец, имеющий следующий химический состав (масс. %): SiO2 – 50-54; Al2O3 – 18-22; Fe2O3 – 9-10; CaO – 0,5-0,9; MgO – 2-4; R2O – 1,5-2,5; TiO2 – 0,5-1,2; неидентифицированные – остальное. Для приготовления ВНВ сначала измельчают смесь портландцементного клинкера, гипса и суперпластификатора до удельной поверхности 3000-3500 см2/г, затем полученное промежуточное вяжущее доизмельчают с указанным обожженным глинистым сланцем таким образом, что в конечном ВНВ удельная поверхность клинкерного компонента составляет 4000-5500 см2/г, а удельная поверхность обожженного глинистого сланца – 6000-9000 см2/г.
Предлагаемая технология относится к цементным композициям на основе портландцементного клинкера, характеризующимся высокой прочностью и низкой водопотребностью.
Технической задачей разработки технологии явилась разработка последовательности операций, позволяющих получать ВНВ с высоким содержанием глинистого компонента и основными показателями на уровне соответствующих показателей ВНВ с активными минеральными добавками типа доменного гранулированного шлака, близкого по своей размолоспособности к клинкеру.
Для решения поставленной технической задачи сначала измельчали смесь портландцементного клинкера, гипса и суперпластификатора до получения смеси с удельной поверхностью 3000-3500 см2/г по Блейну, а затем полученный продукт доизмельчали совместно с активной минеральной добавкой, представляющей собой обожженный при 550-950°C глинистый сланец, содержащий, в процентах по массе: SiO2 – 50-54; Al2O3 – 18-22; Fe2O3 – 9-10; CaO – 0,5-0,9; MgO – 2-4; R2O – 1,5-2,5; TiO2 – 0,5-1,2; неидентифицированные остальное; до достижения клинкерным компонентом вяжущего удельной поверхности 4000-5500 см2/г, а обожженный глинистым сланцем – 6000-9000 см2/г по Блейну.
Существенным отличительным признаком настоящей технологии является использование в качестве глинистого компонента обожженного глинистого сланца определенного химического состава, указанного выше. Это позволяет существенно увеличить количество вводимого глинистого компонента в состав вяжущего без ухудшения его показателей по прочности и долговечности, однако обычное одновременное смешение всех компонентов вяжущего при помоле не позволяет получить характерных для ВНВ высоких значений прочности и показателей долговечности, а также низких значений водовяжущего отношения. Добиться таких высоких показателей оказалось возможным только путем одновременного использования еще одного существенного отличительного признака настоящей технологии – предварительного помола портландцементного клинкера, гипса и суперпластификатора до величины удельной поверхности смеси 3000-3500 см2/г по Блейну, с последующим доизмельчением полученного продукта с обожженным глинистым сланцем до достижения клинкерным компонентом вяжущего удельной поверхности 4000-5500 см2/г, а обожженным глинистым сланцем 6000-9000 см2/г по Блейну. Если величина удельной поверхности предварительно измельченной смеси клинкера, гипса и суперпластификатора будет менее 3000 см2/г или более 3500 см2/г, то не удается добиться указанной выше оптимальной удельной поверхности клинкерного и глинистого компонентов конечного вяжущего низкой водопотребности, что приводит к повышению водовяжущего отношения и ухудшению технических характеристик вяжущего. Только совокупность указанных отличительных признаков позволяет решить поставленную техническую задачу. Линзообразные залежи углистых сланцев находятся в Бешуйском месторождении угля в бахчисарайском районе.
Технические лигносульфонаты имеют ценность из-за широкой сырьевой базы (около 1,5 млн т свободных жидких лигносульфонатов), относительной дешевизной, примерно вдвое меньшими дозировками в составе ВНВ и отсутствием токсичных компонентов, что особенно важно в условиях высокой температуры в цементных мельницах когда они приобретают летучесть. Имеются договоренности прежних лет с целлюлозно-бумажными комбинатами Минлеспрома об организации выпуска порошкообразных модифицированных лигносульфонатов на их базе, в следующих количествах: на Выборгском ЦБК – 50 тыс. т в год, Слокском ЦБЗ – 5 тыс. т в год, Соликамском ЦБК – 5 тыс. т в год, Сокольском ЦБК (Вологодская обл.) – 5 тыс. т в год. Эти предприятия сами заинтересованы в строительстве сушильных установок, поскольку цена сухих модифицированных лигносульфонатов возрастает с 25-30 руб./т до 200-220 руб./т (против 57-80 руб./т для жидких модифицированных лигносульфонатов, 350 руб./т – для жидкого С-3 и 650-800 руб./т – для порошкообразного суперпластификатора). Кроме того, утилизация лигносульфонатов имеет важное природоохранное значение, тогда как развитие производства суперпластификаторов несколько осложняет экологическую обстановку.
Вопрос, за счет чего повышается прочность ВНВ по сравнению с обычным цементом, решается на основе новой общей теории гидратации цемента на ранней стадии. Сущность ее заключается в том, что волокна гидросиликатов кальция – первых продуктов гидратации – образуются в виде трубочек вокруг микропотоков растворенного вещества, выносимого из структурных дефектов на поверхности цементных частиц, служащих каналами для проникновения воды в цемент. Эти волокна первые 1,5-2 часа растут за счет подпитки через внутреннюю жидкую фазу, движущуюся в центральных полостях. При помоле ВНВ порошок пластификатора заполняет за счет трения поверхностные углубления в частицах цемента. При этом после затворения ВНВ водой, во-первых, лучше экранируются пластификатором именно активные зоны поверхности частиц (структурные дефекты, следы дислокаций, сколы), что в большей мере повышает подвижность цементного теста даже по сравнению с самым равномерным распределением жидкого пластификатора; во-вторых, пластифицируется в гораздо большей степени, чем в присутствии жидкого пластификатора, внутренняя жидкая фаза в волокнах, что облегчает подпитку для их роста маточным материалом и увеличивает выход волокнистой фракции новообразований в цементном камне, играющих армирующую роль. Таким образом, повышение прочности ВНВ вызвано действием двух факторов – снижения В/Ц, т.е. роста плотности камня и изменения морфологии новообразований.
Таблица 4
| № п/п | Химический состав активной добавки, масс. % | Температура обжига, °С | Примечания | ||||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | R2O | SO3 | TiO2 | прим. | |||
| 1 | 38,32 | 25,17 | 3,02 | 1,71 | — | — | 20,3 | — | 11,43 | 500 | Прототип по изобретению |
| 2 | 54 | 18 | 10 | 0,9 | 2 | 2,5 | — | 1,2 | 11,40 | 550 | |
| 3 | 52 | 20 | 9,5 | 0,7 | 3 | 2,0 | — | 1,0 | 11,80 | 750 | |
| 4 | 50 | 22 | 9,0 | 0,5 | 4 | 1,5 | — | 0,5 | 12,5 | 950 | |
Технология ВНВ помимо подбора вещественного состава сводится к особенностям помола и ввода порошка в цемент. В настоящее время в НИИЦементе накоплен опыт изготовления в лабораторных и полузаводских условиях нескольких опытных партий ВНВ-100 (со 100% клинкера), ВНВ-50 (с 50% клинкера, остальное – шлак, песок, трепел), ВНВ-30 (с 30% клинкера, остальное – шлак, песок, зола). На этих материалах марок от 300 до 1000 получены все результаты в области ВНВ.
Приобретенный опыт помола ВНВ показывает, что многое здесь надо решать заново. Установлено, что подавать порошок пластификатора следует не на клинкер, а в процессе его помола при удельной поверхности клинкерной части от 2000 до 3000 см2/г (при подаче порошка на клинкер наблюдается прирост прочности всего лишь на марку). Отсюда вытекает целесообразность помола либо по двухстадийной схеме, либо по схеме помола в одной мельнице с промежуточной сепарацией. Двухстадийная схема может быть осуществлена по разным вариантам: в двух шаровых мельницах; в двух шаровых мельницах с промежуточной сепарацией; в конусно инерционной дробилке для получения клинкерной крупки с ее домолом в шаровой мельнице; в пресс-валковом измельчителе для получения крупки, и в шаровой мельнице; и в струйной, и т.д. Подобные схемы помола имеются сегодня только на единичных цементных заводах. Кроме того, установлено, что шлак и песок можно подавать в ВНВ как на первой стадии помола, так и на второй, но первый контакт порошка пластификатора не должен быть со шлаком. Иначе говоря, шлак с пластификатором не должны одновременно вводить в ВНВ на второй стадии помола. Для песка же это допустимо. Известняк в ВНВ применим, по имеющимся данным, только в сочетании с малощелочными клинкерами. Имеется и много других нерешенных вопросов. Лабораторные данные свидетельствуют о том, что ВНВ высокой прочности получается в основном при длительном (около 1-1,5 часов) помоле в мельнице цемента и твердого пластификатора. Поэтому необходимо уточнить требуемое время пребывания ВНВ в производственном помольном агрегате конкретно в каждом случае; следует ответить также на вопрос о возможности помола ВНВ в одной трубной мельнице открытого цикла при некоторых дополнительных внутримельничных устройствах. Требуют решения и вопросы о предельно допустимых температуре и влажности компонентов шихты помола, о возможности совмещения сухих и влажных пластификаторов-интенсификаторов измельчения, о возможности охлаждения мельницы при помоле ВНВ впрыскиванием воды и другие возможности.
Решение этих вопросов будет уточняться на установке двухстадийного помола с возможным продолжением работы на Опытном заводе НИИцемента (группа заводов «Консолит») в Подольске, а также на Кузнецком цементном заводе (Кемеровская область) на мельнице, работающей в открытом цикле, вдуванием порошка во 2-ю камеру через полую цапфу.
Таким образом, возникает возможность изготовления порошка на цементных предприятиях на основе жидких концентратов модифицированных лигносульфонатов и извести. Такие условия есть на предприятиях, изготавливающих, помимо цемента, также и известь (Подгоренском цементном заводе, «Вольскцементе», вблизи известковых производств – Белгородский центр, Теплоозерский завод и Бахчисарайский цемзавод. Аналогичные результаты получаются при химических методах изготовления порошка и из суперпластификаторов. В процессе химической сушки в пластификаторы добавляются с дополнительным положительным эффектом ускорители твердения и другие компоненты. Кроме того, они могут быть гранулированы, что упрощает их ввод при помоле. Эффект же этих добавок не уступает порошкообразным суперпластификаторам. Это не исключает использования суперпластификаторов на цементных заводах, в том числе и в порошкообразном виде, но создает на начальном этапе работ известную альтернативу, этому сложному и дольше осваиваемому процессу. Все эти условия нужно преодолеть, чтобы избежать применения дорогостоящих импортных аналогичных добавок.
Таблица 5
| № п/п | № добавки по таб.1 | Содержание компонентов вяжущего, масс. % | Удельная пов., см2/г | Нормальная густота теста вяжущего,% | Сроки схватывания, час-мин | ||||||
| клинкер | гипс | глинистый компонент | суперпластификатор | 1 этап | Конечное ВНВ | начало | конец | ||||
| клинкер | добавка | ||||||||||
| 1 | — | 95 | 5 | — | — | 4200 | — | — | 28,0 | 1-15 | 4-50 |
| 2 | 1 | 92,8 | 4,8 | 1,4 | 1,0 | 4200 | — | — | 23,2 | 0-55 | 3-20 |
| 3 | 1 | 84,1 | 4,4 | 6,9 | 4,5 | 4200 | — | — | 21,8 | 0-30 | 1-30 |
| 4 | 2 | 85 | 3,5 | 10 | 1,5 | 4500 | 4000 | 6000 | 18,2 | 1-15 | 2-30 |
| 5 | 3 | 80 | 3,0 | 15 | 2,0 | 4650 | 4200 | 7600 | 19,1 | 1-30 | 2-50 |
| 6 | 4 | 70 | 3,5 | 25 | 1,5 | 6500 | 5500 | 9000 | 19,9 | 1-30 | 4-10 |
| 7 | шлак | 85 | 3,5 | 10 | 1,5 | 4500 | — | — | 18,5 | 1-20 | 2-40 |
В НИИцементе проработан химический способ получения порошка из модифицированных жидких лигносульфонатов путем их перемешивания с негашеной известью. Порошок получается после 10-15-минутной обработки.
В настоящее время проводится подбор оборудования для осуществления этой технологии в опытно-заводских условиях. Преимущество этого способа состоит в том, что применяемое оборудование и процесс получения порошка включают только традиционные для нашей отрасли агрегаты, материалы и режимы.
Теперь снова оценим законность применения термина «наноцемент».
Таблица 6
| № п/п | № вяжущего по табл. 2 | Содержание компонентов бетонной смеси, кг/м3 | Осадка конуса, см | Прочность бетона при сжатии, МПа, 28 суток н.т. | Морозостойкость, циклы | Примечания | ||||
| вяжущее | песок | щебень | вода | водо/вяж | ||||||
| 1 | 1 | 300 | 790 | 1150 | 150 | 0,5 | 2,0 | 25,1 | F-150 | Контрольный прототип по изобретению |
| 2 | 2 | 300 | 800 | 1150 | 124 | 0,41 | 2,0 | 36,1 | F-200 | |
| 3 | 3 | 300 | 800 | 1150 | 124 | 0,41 | 2,0 | 33,8 | F-150 | |
| 4 | 4 | 300 | 815 | 1150 | 105 | 0,35 | 2,0 | 82,0 | F-500 | |
| 5 | 5 | 300 | 815 | 1150 | 105 | 0,35 | 2,0 | 74,6 | F-450 | |
| 6 | 6 | 300 | 810 | 1150 | 114 | 0,38 | 2,0 | 67,4 | F-400 | |
В текстах на английском языке обозначение приставки «нано» пишется всегда, как «Nan» и отдельно от смыслового слова. В нашей практике перевода или словообразования частицу «Nan» – «нано», обозначающую присутствие наноразмерного вещества, стали добавлять слитно, приставляя к смысловому слову. Таким образом, изменился сам смысл технологии. Уже не «Nan concrete», а «nanoconcrete» или «нан бетон», а «нанобетон». Что такое «нанобетон» – это наноразмерный строительный конгломерат, который можно увидеть под большим увеличением в микроскопе. Такие технологии в нашей реальности пока не осуществляются. Не сразу стала очевидна подмена понятий и смысла происходящих процессов в материаловедении.
В моей ранней работе термин «нанобетоны» также несет искажение. Правильно сказать «наномодифицированные бетоны».
В «Московском ИМЭТ» разработано ТУ 573320-067-66331738-2012 «Наноцемент общестроительный. Технические условия».
Таблица 7
| Вх. № лаб. | Наименование пробы согласно сопроводительному письму | Равномерность изменения объема, мм | Нормальная густота цементного теста, % | Сроки схватывания, ч-мин | Расплыв конуса, мм | Предел прочности образцов нормального твердения, МПа | Потеря массы при прокаливании, % | SO3 % | Удельная поверхность, м2/кг | ||||||
| в возрасте 2 сут. | в возрасте 7 сут. | в возрасте 28 сут. | |||||||||||||
| начало | конец | при изгибе | при сжатии | при изгибе | при сжатии | при изгибе | при сжатии | ||||||||
| 126 | Наноцемент 30 К32,5 | 0 | 19,0 | 2-15 | 5-40 | 153 | 3,0 | 20,4 | 5,6 | 46,4 | 7,6 | 52,1 | 2,77 | 1,50 | 530 |
| ТУ 573320-067-66331738-2012 «Наноцемент общестроительный. Технические условия» | не более 10 | не нормируется |
не менее 0-40 не более 2-30 |
не менее 2-30, не более 8-00 | не менее 105, не более 160 | не менее 10 | не менее 32,5, не более 52,5 | не более 5,0 | не менее 1,5, не более 3,5 | не менее 400, не более 700 | |||||
| Результаты испытаний портландцемента исходного ПЦ-500 Д0-Н ЗАО «Осколцемент» партия № 654 | 0 | 26,7 | 2-15 | 3-50 | 115 | 3,5 | 32,3** | 6,4 | 54,4 | 2,48 | 282 | ||||
Согласно требованиям ГОСТ 30515-97 цементы подразделяют на типы по вещественному составу, характеризующиеся различным видом и содержанием минеральных добавок, но не функциональных, таких как нанодобавки в мизерных процентах. Применение термина «наноцемент» в названии ТУ 573320-067-66331738-2012 является искажением утвержденных между странами стандартных требований. Код ОКП 573320 имеет шлакопортландцемент быстротвердеющий, а не наноцемент.
В соответствии с распоряжением рравительства РФ от 07.07.2011 №1192-р «Категории продукции наноиндустрии в части товаров и услуг» и «Временными указаниями по отнесению продукции (товаров и услуг) к категориям продукции наноиндустрии» (приказ ОАО «Роснано» №289 от 11.07.2011), полученные доказательства наличия наноразмерной оболочки толщиной от 10 до 100 nm) на поверхности частиц модифицированного портландцемента, позволили независимой экспертизе отнести полученные наноцементы по ТУ 5733-067-66331738-2012 «Наноцемент общестроительный. Технические условия» к продукции наноиндустрии категории «В» (наносодержащая продукция).
Таблица 8
| № п/п | Наименование пробы | Характеристика наноцементов | ||||||
| Предел прочности (МПа) образцов нормального твердения | ||||||||
| в возрасте 2 сут. | в возрасте 7 сут. | в возрасте 28 сут. | Толщина нанооболочки на зернах цемента, нм | |||||
| при изгибе | при сжатии | при изгибе | при сжатии | при изгибе | при сжатии | |||
| 1 | Наноцемент 90* К 82,5 | 7,1 | 53,8 | 8,0 | 72,6 | 8,7 | 82,7 | 30-120 |
| 2 | Наноцемент 75 К 72,5 | 6,9 | 54,7 | 8,0 | 68,5 | 8,5 | 77,8 | 30-115 |
| 3 | Наноцемент 55 К 62,5 | 6,3 | 49,3 | 7,5 | 65,4 | 8,2 | 77,5 | 30-100 |
| 4 | Наноцемент 45 К 52,5 | 4,8 | 39,9 | 6,7 | 57,4 | 7,9 | 68,1 | 15-100 |
| 5 | Наноцемент 35 К 42,5 | 3,9 | 30,7 | 5,8 | 46,6 | 7,2 | 61,4 | 18-95 |
| 6 | Наноцемент 30 К 32,5 | 3,0 | 20,4 | 5,6 | 46,4 | 7,6 | 52,1 | 14-85 |
| 7 | Портландцемент исходный ПЦ-500 Д0-Н ЗАО «Осколцемент», партия №654 | 3,5 | 32,3** | — | — | 6,4 | 54,5 | отсутствует |
По результатам испытаний на шесть типов наноцементов, впервые в мире сертифицированных, как нанопродукция, выданы сертификаты соответствия АНО «Наносертифика», официально подтверждающие выдающиеся качества наноцементов и факт наличия нанооболочек на зернах модифицированного портландцемента для каждого класса материала.
Подготовлен предварительный национальный стандарт «Наноцемент общестроительный. Технические условия».
Ключевой недостаток ВНВ устранен в наноцементах, в которых зерна портландцемента покрыты сплошной нанооболочкой. Новая методика исследования дисперсий на просвет, разработанная для цементов впервые в мире, вошла в подготовленный предварительный национальный стандарт «Наноцемент общестроительный. Технические условия». Этот ПНСТ был отвергнут ТК 465 без серьезной мотивации.
Согласно утверждениям разработчиков, получен новый материал. Тогда согласно всемирной практике этот новый материал должен быть зарегистрирован в виде эталонного образца и получить код ОКП. Однако в новом предстандарте снова используется код, принадлежащий высокомарочному портландцементу, но не наноцементу! Получается ситуация, что желания разработчиков не совпадают с существующей системой регистрации новых веществ. Есть наномодифицированный цемент – не более того. Что стоит на пути продвижения отечественных нанотехнологий и материалов? Отсутствие наноцемента как такового.
