О том, как инициировать процесс промышленного выпуска пластифицированных товарных бетонных смесей, расширить области применения товарного пластифицированного мелкозернистого бетона, оценить рынок предлагаемых пластификаторов, необходимость дополнительного оснащения технологической линии товарного бетона новым оборудованием, выделить инновационные направления развития технологии получения товарных пластифицированных бетонов, идет речь в своеобразном заочном круглом столе, в котором приняли участие ведущие специалисты отрасли. Круглый стол провела Вера Павловна Кузьмина, канд. техн. наук, академик АРИТПБ, технический эксперт Союза производителей сухих строительных смесей.
В.П. КУЗЬМИНА, канд. техн. наук, академик Академии развития инновационных технологий в производстве бетонов, генеральный директор ООО «Колорит-Механохимия», технический эксперт
В.П. Кузьмина: Анализ патентных разработок в этом направлении и публичное обсуждение данных о рынке потребления товарного пластифицированного бетона позволит строителям оценить проблему с разных точек зрения. Коллективное мышление поможет проявить новые направления развития технологии модификации товарных бетонных смесей. В связи с этим хотелось бы предложить темы для сегодняшнего обсуждения, касающиеся составов и способов получения товарного бетона, комплектации заводов и инновационных направлений развития технологии получения товарных бетонов общестроительного и специального назначения – как раз то, что обозначено в названии круглого стола.
Для дискуссионного обсуждения вопросов использованы патенты РФ, относящиеся к защите составов и способов получения товарного бетона, а также добавок для его модификации.
В заочном обсуждении приняли участие: генеральный директор ТК «Бетонсервис» Сергей Иванович Черенков, технический директор ООО «Экобетон» Владимир Павлович Карганов, коммерческий директор ООО «Эктра» Михаил Вячеславович Муромский.
С.И. Черенков: Одним из самых интенсивных направлений развития технологии получения товарного пластифицированного бетона является его модификация пластифицирующими добавками традиционного (суперпластификатор С-3) и нового типа («Реламикс»). По классификации ГОСТ 24211-03 «Добавки для бетонов и растворов строительных. Классификация и общие технические требования» добавка «Реламикс» соответствует требованиям, предъявляемым к суперпластификаторам и ускорителям твердения.
При введении добавки в количестве 0,6-1,0% от массы цемента подвижность бетонной смеси увеличивается с ОК=3 см до ОК=21 см, с одновременным ускорением кинетики твердения бетона в первые двое суток нормального твердения на 20-45%.
При водоредуцировании на 20% в равноподвижных смесях (с ОК=3 см) увеличение прочности бетона в первые 3 суток нормального твердения достигает 100%, а в возрасте 28 суток – от 20 до 30%. В равноподвижных и равнопрочных бетонах при применении добавки возможно снижение расхода цемента до 20%.
В табл. 1 представлены данные о влиянии добавки на удобоукладываемость бетонной смеси и прочность бетона с расходом цемента ПЦ М500 Д0 – 350 кг/м3.
Таблица 1. Влияние суперпластифицирующей добавки на свойства бетона
| Добавка | Бетонная смесь | Rсж.бет., МПа, в возрасте, сут. | |||||||
| Состав | Дозировка, % | В/Ц | Расход цемента, кг/м3 | ОК | Плотность, кг/м3 | 1 | 2 | 7 | 28 |
| Контрольный | — | 0,5 | 358 | 3 | 2395 | 5,7 | 13,6 | 26,8 | 39,6 |
| Реламикс Т-2 | 0,6 | 0,5 | 351 | 21 | 2380 | 6,5 | 15,0 | 29,5 | 41,8 |
| Реламикс Т-2 | 1,0 | 0,46 | 352 | 21 | 2381 | 7,4 | 17,8 | 32,2 | 45,5 |
| Реламикс Т-2 | 0,6 | 0,44 | 250 | 3 | 2388 | 8,8 | 20,4 | 37,5 | 49,4 |
| Реламикс Т-2 | 1,0 | 0,42 | 352 | 3 | 2390 | 10,3 | 23,8 | 44,2 | 51,5 |
| Реламикс Т-2 | 0,6 | 0,5 | 275 | 3 | 2388 | 6,4 | 14,8 | 28,2 | 39,5 |
Применение добавки «Реламикс» в количестве от 0,6 до 1,0% массы цемента обеспечивает:
• раннюю распалубочную прочность пластифицированного бетона при производстве монолитных бетонных работ;
• изготовление изделий и конструкций без использования пропарочной технологии;
• сокращение продолжительности или температуры термовлажностной обработки в 1,5-2 раза;
• достижение требуемой прочности пластифицированного бетона при использовании заполнителей пониженного качества (известняковый щебень и мелкие пески);
Добавка «Реламикс» уплотняет структуру бетона и обеспечивает повышение его морозостойкости и водонепроницаемости. При этом она не оказывает коррозионного воздействия на арматуру. Бетон, пластифицированный данной добавкой, не следует применять в железобетонных и бетонных изделиях и конструкциях, предназначенных для эксплуатации в жидких и газовых агрессивных средах; при наличии в заполнителе реакционноспособного кремнезема (халцедон, опал и др.); в фундаментах и опорах линий электропередачи для электрифицированного транспорта и промышленных предприятий, потребляющих постоянный электрический ток; с предварительно напряженной арматурой из стали классов Ат-IV, Aт-V, Ат-VI, A-IV и A-V.
Добавка «Реламикс» перед применением должна быть растворена в воде до концентрации 30-35%-ного раствора (плотность 1,18-1,2 г/см3). Рабочий раствор следует дозировать (в расчете на сухое вещество) в бетоносмеситель через дозатор химических добавок или через дозатор воды затворения. В каждом конкретном случае дозировка добавки зависит от типа цемента, состава бетона и его назначения. Для точного определения количества добавки рекомендуется предварительно сделать пробные замесы или получить консультацию у специалиста ОАО «Полипласт», который производит добавку в промышленных объемах.
Эффективность данного способа пластификации товарного бетона подтверждается патентами на товарные бетоны с добавками, причем положительный эффект часто достигается при введении малых количеств добавки. Товарный бетон обычно содержит, по крайней мере, одну функциональную добавку, а именно суперпластификатор. Применение функциональных добавок в составе товарных бетонов широко распространено во многих странах. Стремление к производству новых экономичных типов товарных пластифицированных бетонов обусловлено потребностью в расширении областей их применения при снижении себестоимости.
Испытания проведены по ГОСТ 10181 и ГОСТ 10180 на следующих материалах:
— портландцемент ПЦ500 Д0, соответствующий ГОСТ 10178-85;
— песок кварцевый Мкр.=2,5, соответствующий ГОСТ 8736-85;
— щебень гранитный фракции 5-20 мм, соответствующий ГОСТ 8267-93;
— вода, соответствующая ГОСТ 23732-79.
Отмечу, что комплексные и полифункциональные добавки для бетонных смесей прочно вошли в повседневную строительную практику. Производители постоянно работают над совершенствованием технологии и способов получения пластифицирующих добавок. Заводы товарного бетона расширяют ассортимент продукции в соответствии с запросами рынка. Постепенно повышается культура потребления товарных бетонных пластифицированных смесей, модифицированных комплексными или полифункциональными добавками.
На стройках широко применяются высокопроизводительные машинные способы литья каркасных зданий. Именно поэтому опыт работы с современными пластификаторами и мнение ведущих специалистов отрасли производства товарных пластифицированных бетонных смесей представляет интерес.
Таблица 2. Технические нормы расхода сырьевых материалов в расчете на 1 кубометр бетонной смеси при подвижности П3 с использованием серого ПЦ400
| № п/п | Класс бетона, марка | Средняя плотность бетона, кг/м3 | Вес смеси, кг/м3 | Расход материалов на 1 м3 смеси, кг | Водоцементное отношение, соотношение Щ:П | Подвижность смеси | |||
| Цемент М-400 | Песок Мкр.=2,1-3,25, γ=1,5, т/м3 | Щебень гранитный, γ=1,37, т/м3, 1200, фр. 5-20 | Вода | ||||||
| 1 | В 30/400 | 2380 | 2448 | 483 | 626 | 1104 | 235 | 0,49 | П3 |
| F 200, W 8 | 0,42 | 0,81 | 0,235 | 1,76 | 12 см | ||||
| 2 | B 25/350 | 2370 | 2448 | 467 | 639 | 1107 | 236 | 0,51 | П3 |
| F 200, W 6 | 0,43 | 0,81 | 0,236 | 1,73 | 12 см | ||||
| 3 | В 22,5/300 | 2370 | 2444 | 456 | 645 | 1107 | 236 | 0,52 | П3 |
| F 150, W 4 | 0,43 | 0,81 | 0,236 | 1,72 | 12 см | ||||
| 4 | B 20/250 | 2330 | 2440 | 420 | 659 | 1113 | 248 | 0,59 | П3 |
| F 150, W 2 | 0,44 | 0,81 | 0,248 | 1,69 | 12 см | ||||
| 5 | В 15/200 | 2320 | 2434 | 349 | 727 | 1118 | 240 | 0,69 | П3 |
| F 150, W 2 | 0,48 | 0,82 | 0,240 | 1,54 | 12 см | ||||
| 6 | В 10/150 | 2300 | 2434 | 293 | 772 | 1129 | 240 | 0,82 | П3 |
| F 50 | 0,52 | 0,82 | 0,240 | 1,46 | 12 см | ||||
| 7 | В 7,5/100 | 2250 | 2432 | 238 | 815 | 1139 | 240 | 1,01 | П3 |
| F 35 | 0,54 | 0,83 | 0,240 | 1,40 | 12 см | ||||
| 8 | В 15/200 раствор | 2150 | 2397 | 542 | 1519 | 0 | 336 | 0,62 | П3 |
| 1,01 | 0,336 | 12 см | |||||||
| 9 | В 10/150 раствор | 2125 | 2346 | 457 | 1551 | 0 | 338 | 0,74 | П3 |
| 1,03 | 0,338 | 12 см | |||||||
| 10 | В 7,5/100 раствор | 2100 | 2294 | 377 | 1574 | 0 | 343 | 0,91 | П3 |
| 1,05 | 0,343 | 12 см | |||||||
Таблица 3. Технические нормы расхода сырьевых материалов в расчете на 1 кубометр бетонной смеси при подвижности П3 с использованием ПЦ М-500
| № п/п | Класс бетона, марка | Средняя плотность бетона, кг/м3 | Вес смеси, кг/м3 | Расход материалов на 1 м3 смеси, кг | Водоцементное отношение, соотношение Щ:П | Подвижность смеси | |||
| Цемент М-500 | Песок Мкр.=2,1-3,25, γ=1,5, т/м3 | Щебень гранитный, γ=1,37, т/м3, 1200, фр. 5-20 | Вода | ||||||
| 1 | В 30/400 | 2380 | 2448 | 435 | 696 | 1104 | 213 | 0,49 | П3 |
| F 200, W 8 | 0,46 | 0,81 | 0,213 | 1,59 | 12 см | ||||
| 2 | B 25/350 | 2370 | 2448 | 420 | 708 | 1107 | 214 | 0,51 | П3 |
| F 200, W 6 | 0,47 | 0,81 | 0,214 | 1,56 | 12 см | ||||
| 3 | В 22,5/300 | 2370 | 2444 | 410 | 714 | 1107 | 213 | 0,52 | П3 |
| F 150, W 4 | 0,48 | 0,81 | 0,213 | 1,55 | 12 см | ||||
| 4 | B 20/250 | 2330 | 2440 | 378 | 726 | 1113 | 223 | 0,59 | П3 |
| F 150, W 2 | 0,48 | 0,81 | 0,223 | 1,53 | 12 см | ||||
| 5 | В 15/200 | 2320 | 2434 | 297 | 814 | 1118 | 205 | 0,69 | П3 |
| F 150, W 2 | 0,54 | 0,82 | 0,205 | 1,37 | 12 см | ||||
| 6 | В 10/150 | 2300 | 2434 | 249 | 852 | 1129 | 204 | 0,82 | П3 |
| F 50 | 0,57 | 0,82 | 0,204 | 1,33 | 12 см | ||||
| 7 | В 7,5/100 | 2250 | 2432 | 202 | 887 | 1139 | 204 | 1,01 | П3 |
| F 35 | 0,59 | 0,83 | 0,204 | 1,28 | 12 см | ||||
| 8 | В 15/200 раствор | 2150 | 2397 | 461 | 1650 | 0 | 286 | 0,62 | П3 |
| 1,10 | 0,286 | 12 см | |||||||
| 9 | В 10/150 раствор | 2130 | 2350 | 390 | 1670 | 0 | 290 | 0,74 | П3 |
| 1,11 | 0,290 | 12 см | |||||||
| 10 | В 7,5/100 раствор | 2100 | 2294 | 320 | 1682 | 0 | 292 | 0,91 | П3 |
| 1,12 | 0,292 | 12 см | |||||||
В.П. Кузьмина: У меня есть личный опыт работы в должности главного технолога на заводе товарного бетона, поэтому позвольте мне продолжить дискуссию. Хочу отметить, что с развитием монолитного гражданского строительства товарный бетон приобрел значительный рынок сбыта. Требования многоэтажного строительства сформировали спрос на модифицированный товарный бетон. Скажем так: товарный бетон, замешанный без функциональных добавок, словно картошка, сваренная без соли, – совсем «невкусный»! По этой причине позволю себе остановиться более подробно на описании технологического процесса производства традиционных и декоративных товарных бетонных смесей.
В приемный бункер транспортом подаются щебень и песок. Посредством загрузочного транспортера и передвижного транспортера песок и щебень подаются в соответствующие расходные бункера. Весовой транспортер осуществляет взвешивание заполнителей в соответствии с утвержденной рецептурой для конкретной марки традиционного или декоративного бетона.
Взвешенный заполнитель транспортируется на передаточный транспортер и через приемную воронку подается в смеситель принудительного действия.
Декоративный портландцемент М-500 и традиционный портландцемент М-400 из соответствующих силосов подаются в весовую расходную емкость, взвешиваются, а затем транспортируются в смеситель принудительного действия, в котором смешивается бетонная смесь.
Вода из магистрали подается в весовой дозатор, взвешивается в соответствии с утвержденной рецептурой для конкретной марки бетона и поступает в смеситель принудительного действия. Последовательность подачи сырья: щебень + кварцевый песок + портландцемент + вода + (пигментная паста для декоративного бетона).
А теперь – о технологии приготовления смеси. Щебень и кварцевый песок перемешиваются в течение минуты, затем в смеситель подается взвешенная порция белого портландцемента. Перемешивание компонентов выполняется в течение минуты. Взвешенная порция воды подается в смесь, и перемешивание ведется в течение 3-х минут.
При производстве декоративного товарного бетона взвешенная порция пигментной пасты подается в смешанную бетонную смесь, и окончательное перемешивание ведется в течение 2-х минут. Общее время перемешивания декоративной смеси – 7 минут. Готовая товарная бетонная смесь подается в передвижной автомобильный миксер, который транспортирует товарный бетон на объект.
Технические нормы расхода сырьевых материалов учитывают требования СНиП 82-02-95 «Федеральные (типовые) элементные нормы расхода цемента при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций». Нормы расхода даны для сухих сырьевых материалов со стандартными базовыми характеристиками:
— портландцемент белый по ГОСТ 965 и ГОСТ 30515, марка «500» с нормальной густотой цементного теста 25-27% (п. 5.6, 5.7);
— портландцемент серый по ГОСТ 10178 и ГОСТ 30515, марка «400» с нормальной густотой цементного теста 23-25% (п. 5.6, 5.7);
— щебень гранитный по ГОСТ 26633, фракции 5-20 мм, с содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм от 25 до 35%;
— песок для строительных работ по ГОСТ 8736, с модулем крупности 2,1-3,25.
Бетонная смесь – температура смеси не выше 25°С, твердение смеси при положительной температуре 15-20°С. При отклонении технических характеристик сырьевых материалов от стандартных, принятых в СНиП 82-02-95, нормы расхода необходимо пересчитать с применением пересчетных коэффициентов, предусмотренных СНиПом. Перед изготовлением бетонной смеси нормы расхода необходимо пересчитать с учетом данных оперативного контроля влажности мелкого и крупного заполнителей.
В.П. Карганов: Приближаются холода, поэтому хочу остановиться на следующих моментах. Работа в зимнее время года связана с ежедневными трудностями и возникновением непредвиденных ситуаций на производстве. В товарные бетонные смеси постоянно вводятся противоморозные добавки. Эта технологическая операция необходима для обеспечения жизнеспособности бетонных смесей, твердеющих при отрицательных температурах. Мы работаем с такой противоморозной добавкой, как формиат натрия технический.
Технологическая карта конкретизирует рекомендации, изложенные в общей нормативно-технической литературе по применению химических добавок в товарных бетонах. В частности, это «Пособие по применению химических добавок при производстве железобетонных конструкций и изделий» (к СНиП 3.09.01-85), М.: Стройиздат, 1998 г., а также «Руководство по применению бетонов с противоморозными добавками», М.: Стройиздат, 1978 г.
Формиат натрия – натриевая соль муравьиной кислоты (NаСООН) – белый монокристаллический порошок с высокой растворимостью в воде. При температуре 15°С в 100 г воды растворяется 71,8 г формиата натрия. Он растворим в глицерине, слаборастворим в спиртах, не растворим в эфире. Молекулярный вес – 68,01, температура плавления 253°С, при кипении разлагается.
Формиат натрия (сырец и технический), представляющий собой кристаллический порошок белого или серого цвета (допускается зеленоватый оттенок), используется в строительной индустрии в качестве противоморозной добавки к декоративного бетонам и растворам и должен соответствовать требованиям ТУ 2432-011-00203803-98. РН растворов формиата натрия равен 6, что можно считать близким к нейтральной среде. В связи с этим не следует ожидать отрицательного влияния его на коррозионную стойкость декоративного бетона или арматуры. В табл. 4 приведены рабочие характеристики раствора формиата натрия.
Таблица 4. Содержание NаСООН в растворах и их плотность
| Концентрация раствора, % | Плотность раствора при 20oС, г/см3 | Содержание безводного NаСООН в 1 л раствора, кг |
| 10 | 1,061 | 0,105 |
| 15 | 1,094 | 0,166 |
| 20 | 1,126 | 0,227 |
| 25 | 1,158 | 0,288 |
| 30 | 1,190 | 0,349 |
| 35 | 1,220 | 0,410 |
| 40 | 1,254 | 0,471 |
Как я уже сказал, для предотвращения замерзания товарного бетона, твердеющего при отрицательной температуре, в его состав вводится противоморозная добавка – формиат натрия. Количество вводимой добавки зависит от температуры твердения товарного бетона и сроков набора критической прочности традиционного или декоративного бетона для снятия опалубки или воздействия на него нагрузки.
Особенностью работы завода товарного бетона является использование различных видов общестроительных портландцементов от различных поставщиков, поэтому технические характеристики цементов могут различаться по своему химико-минералогическому составу, активности и другим параметрам, влияющим на скорость набора прочности как при положительной, так и при отрицательной температуре окружающей среды. Основная опасность при этом заключается в том, что периоды образования пространственной кристаллической структуры, обеспечивающей прочность бетона на различных портландцементах, могут не совпадать по времени. Если на одном из портландцементов образована недостаточно прочная структура в определенный период времени, то при твердении другого портландцемента наблюдается более интенсивный рост прочности, и ранее образованная структура бетона может быть разрушена, что будет приводить к общей потере прочности бетона. При поставках цемента из силосных банок элеватора используются смешанные цементы, и процесс твердения практически не поддается управлению.
Если к моменту охлаждения бетона ниже температуры, на которую рассчитано количество введенной противоморозной добавки, бетон приобрел критическую прочность, составляющую не менее 30, 25 и 20% проектной прочности соответственно маркам М200, М300 и М400, то такой бетон с формиатом натрия допускается производить и применять. Критической считается прочность, по достижении которой бетон может подвергаться замораживанию без ухудшения строительно-технических свойств при последующем твердении.
Особенностью использования формиата натрия является то, что он обладает некоторым пластифицирующим эффектом, что делает применение этой добавки наиболее выгодным при приготовлении товарных высокоподвижных традиционных и декоративных бетонных смесей. В случае использования суперпластификатора для приготовления высокопрочных бетонов из высокоподвижных смесей его дозировка в сочетании с формиатом натрия может быть существенно сокращена. Использование формиата натрия рекомендуется при твердении бетона при температуре не ниже -15°С, следует ориентироваться на температуру твердения в первые 3-5 суток, в течение которых бетон набирает критическую прочность (табл. 5).
Таблица 5. Рост прочности товарного бетона марок 300-500 при отрицательных температурах
| % добавки* | Расчетная температура твердения, °С | Прочность, % от проектной прочности бетона | |||
| 2 сут. | 7 сут. | 14 сут. | 28 сут. | ||
| 2 | -5 | 3-5 | 50-60 | 65-75 | 85-95 |
| -10 | 2-3 | 25-35 | 40-50 | 65-75 | |
| -15* | 2- | 25-35 | 40-50 | 65-75 | |
| 3 | -5 | 4- | 55-65 | 70-80 | 95-100 |
| -10 | 3- | 50-60 | 65-75 | 85-95 | |
| 4 | -5 | 5- | 60-70 | 75-85 | 95-100 |
| -10 | 4- | 55-65 | 70-80 | 90-95 | |
| -15 | 3- | 50-60 | 65-75 | 85-95 | |
* Комплексная добавка «формиат натрия + 2% С-3»
М.В. Муромский: Производство товарного бетона (ТБ) – неоднородный и сложный сегмент бетонной промышленности со своими требованиями и задачами в зависимости от конечной сферы применения. Работа с товарным бетоном всегда осуществляется локально, когда часто ключевую роль при принятии решений играют финансовые вопросы и транспортировка. Для подрядчика важны такие свойства бетона, как длительная удобоукладываемость, а проектировщика интересует его прочность. Специалисты направления производства товарного бетона понимают, что промышленность, постоянно адаптирующаяся к изменяющимся условиям, нуждается в инновациях. Для решения поставленных задач на производстве необходим строгий контроль качества сырья и готовой продукции. Данный подход впервые позволил нам закрепить круг постоянных потребителей и выполнять конкретные условия и требования в части производства ТБ неизменно высокого качества, обладающего одновременно и длительной удобоукладываемостью, и низким водоцементным отношением.
Благодаря специфике действия эфиров поликарбоксилатов, т.е. РСЕ – суперпластификаторов, производители товарных бетонов имеют возможность производить продукты с улучшенными характеристиками и оптимизировать процесс производства как с точки зрения экологии, так и с точки зрения экономики.
Компания «Технопласт» разработала новый вид пластификаторов и полифункциональных добавок для бетона, так называемых модификаторов бетона, которые позволяют экономить цемент и получать новые для отечественного рынка и более эффективные бетонные смеси (самоуплотняющиеся бетоны, литые бетонные смеси с высокими эксплуатационными качествами). В частности, это линейка модификаторов «Реокон». Это универсальные суперпластификаторы на основе поликарбоксилатов для товарного и сборного железобетона. «Реокон» позволяет получать бетон по прочности до В60 (без применения микрокремнезема); производить литой бетон с подвижностью П5 через 2-3 часа; производить самоуплотняющийся бетон. Кроме того, данная противоморозная добавка позволяет увеличить поверхность изделия, морозостойкость и плотность бетона. Также она препятствует воздухововлечению в бетонную смесь во время процесса формования изделия и бетонирования. Пластифицирующая способность добавки уменьшает нормальную густоту цементного теста или сокращает расход цемента на 30-35%. Наибольшую эффективность добавка получает при перемешивании ее с бетоном в бетоносмесителях типа Teka.
В.П. Кузьмина: Научный анализ информации в области технологии получения пластифицированных товарных бетонов со специальными свойствами позволил обозначить основные направления в освоении инновационных технологий. Взять, например, производство самоуплотняющегося товарного бетона для монолитного домостроения. Именно применение новых суперпластификаторов на базе поликарбоксилатов (РСЕ) привело к успешному внедрению новой технологии в производстве товарных бетонов в течение последнего десятилетия. Сначала их стали применять при изготовлении самоуплотняющихся бетонов, постепенно эти добавки стали активно использоваться производителями товарного бетона.
Сегодня песчаные мелкозернистые бетоны или пескобетоны практически не используются в сборном монолитном строительстве. Повышенное содержание цемента в пескобетонах является причиной значительной усадки и ползучести бетонов. Особенно это характерно для высокопластичных бетонных смесей.
Строительно-технические характеристики применяемых цементов с точки зрения содержания в них сульфатов могут значительно зависеть от эффективности применения добавок. Наличие глинистых и илистых примесей в кварцевых песках снижает активность эфиров поликарбоксилатов за счет внедрения ветвистых полимерных молекул в межслоевое расстояние в заполнителе.
Даже при небольшом содержании эфира поликарбоксилата в бетонной смеси разжижающий эффект проявляется в ней в значительно большей степени по сравнению с традиционным нашим суперпластификатором С-3 – натриевой солью полиметиленполинафталинсульфокислоты.
Определяющим фактором эффективности суперпластификатора на базе эфиров поликарбоксилатов являются его адсорбционные свойства. Эти свойства зависят прежде всего от молекулярной структуры полимера, химических свойств поверхностного слоя цемента, вступившего в реакцию, а также химических условий в поровом пространстве цементного раствора. Быстрая и полная адсорбция полимеров обусловлена высокой плотностью зарядов и большим количеством карбоксилатных групп у главной цепи полимерной молекулы.
В производстве самоуплотняющегося товарного бетона (СТБ) в настоящее время используются главным образом эти продукты, и их потенциал еще далеко не исчерпан.
Если бы песчаные бетоны имели деформативно-прочностные показатели, сопоставимые с щебеночными бетонами марок М200-М500, тогда было бы возможно использовать такие бетоны во многих регионах, имеющих мелкие и средние пески, без применения привозного и достаточно дорогого щебня.
Разработка порошково-активированного высокопрочного песчаного бетона и фибробетона с низким удельным расходом цемента на единицу прочности [1] создала новое инновационное развитие технологии получения товарного бетона и условия для внедрения таких самоуплотняющихся бетонов в практику работы заводов товарного бетона и всего строительного комплекса.
Для самых эффективных самоуплотняющихся песчаных бетонов и фибробетонов установлены чрезвычайно высокие физико-технические свойства, далеко превосходящие свойства щебеночных бетонов старого и переходного поколений: с прочностью на сжатие 120-200 МПа, с прочностью на растяжение при изгибе 17-40 МПа, усадкой 0,2-0,3 мм/м, водопоглощением 0,8-1,5%, морозостойкостью более 500 циклов.
Установлено, что в фибробетоне с прочностью на сжатие более 200 МПа тонкая гладкая и волнистая стальная фибра на 92-98% выдергивается из фибробетона при его разрушении при изгибе. Было разработано теоретическое обоснование использования фибры с анкерирующими концами для уменьшения расхода стали в бетоне.
В результате комплекса выполненных экспериментов для малоцементных песчаных бетонов класса В20-В60 уменьшен расход цемента в 1,5-2 раза, что определяет снижение потребления цемента в регионах и уменьшение объемов выбросов СО2.
При использовании высоко- и сверхвысокопрочных бетонов классов В100-В130 уменьшено сечение изделий и конструкций при снижении расхода бетона до 2,5-4 раз; при этом снижается не только расход цемента в 1,5-3 раза, но и расход средних и крупных песков – в 1,7-2 раза; расход дорогостоящих привозных щебней – в 1,3-1,4 раза. В производство вовлекаются распространенные тонкие пески с модулем крупности 0,8-1,2 и ниже, не востребованные в производстве бетонов старого поколения. (Данные из диссертации канд. техн. наук В.П. Володина «Порошково-активированный высокопрочный песчаный бетон и фибробетон с низким удельным расходом цемента на единицу прочности». ПГУАС, кафедра «Технология строительных материалов и деревообработки». 2012.11.12. – 24 с. http://www.pguas.ru/sites/default/files/VolodinVM_avtoreferat.pdf).
Еще одно инновационное направление развития завода ТБ – производство товарного бетона с использованием продуктов сгорания твердых бытовых отходов. Патент РФ № 2433973. Бетонная смесь. Автор и патентообладатель – Прохоров Андрей Геннадьевич. (http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet).
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления изделий в промышленном и гражданском строительстве, в частности в строительстве зданий и сооружений, монолитном строительстве, при изготовлении оснований дорожных одежд, плит и перекрытий, фундаментов и оснований, бордюрных камней.
Бетонная смесь представляет собой рационально составленную и тщательно перемешанную смесь компонентов бетона до начала процессов схватывания и твердения. Состав бетонной смеси определяют исходя из требований к самой смеси и к бетону.
Известны бетонные смеси, содержащие в своем составе такие компоненты, как дисперсные золошлаковые отходы мусоросжигательных заводов, золошлаковые отходы и золы-уноса, в том числе пылевидные фракции, являющиеся отходами тепловых электростанций и котлов, золу от сжигания осадка сточных вод, летучую золу от сжигания твердых городских отходов (RU 2201410, 2003, RU 2362755, 2009, RU 2256633, 2005, SU 1361127, 1987, RU 2154619, 2000, CN 101531492, 2009).
Более подробно о бетонной смеси, состав которой описан в патенте RU 2311236, 2007. Данная смесь содержит следующие компоненты, масс. %: цемент – 20-25, золошлаковые отходы мусоросжигания – 40-60, заполнитель – 0-30, добавка-модификатор – 0,02-0,075, добавка-детоксикант – 0-0,35, вода – остальное.
Задачей изобретения является создание пластичной бетонной смеси, обладающей высокими качественными характеристиками и позволяющей получить бетон с повышенными эксплуатационными характеристиками. Поставленная задача достигается созданием бетонной смеси, содержащей заполнитель, масс. %: отходы газоочистки от сжигания твердых бытовых отходов – 1,0-50,0, щебень – 0,0-50,0, отсев – 0,0-50,0, песок 0,2-50,0, гравий – 0,0-50,0, золошлаковые отходы от сжигания твердых бытовых отходов – остальное, до 100,0; модифицирующую добавку и воду при следующем соотношении компонентов бетонной смеси, масс. %: цемент – 9,8-30,0 / модифицирующая добавка – 0,0-15,0 / вода 0,0-25,0 / заполнитель – остальное, до 100.
Достигаемый при этом технический результат заключается в том, что полученная бетонная смесь обладает улучшенными показателями качества, такими как удобоукладываемость, седиментационная устойчивость, пластичность, а полученный после отверждения бетонной смеси бетон характеризуется пониженным объемным весом, повышенными прочностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью.
Используемые при получении смеси золошлаковые отходы и отходы газоочистки от сжигания твердых бытовых отходов получают следующим образом.
Твердые бытовые отходы подвергают сжиганию в топочных камерах котлоагрегатов. Золошлаковые отходы от их сжигания представляют собой, например, смесь шлака, образующегося в топочной камере, и котельной золы, которая уносится с дымовыми газами и отделяется от последних в конвективной зоне котла. Отходы газоочистки от сжигания твердых бытовых отходов представляют собой отходы очистки дымовых газов, образующихся при сжигании твердых бытовых отходов. При этом дымовые газы подвергают полусухой очистке на установке, состоящей из абсорбера и рукавного фильтра.
Для улучшения качественных технологических характеристик продукции, повышения строительно-технических свойств бетонов и растворов, придания новых свойств применяют специальные химические добавки для бетонов и строительных растворов.
Под термином «модифицирующая добавка» мы понимаем продукт, вводимый в бетонные и растворные смеси с целью улучшения их технологических свойств. Модифицирующая добавка состоит из двух или более добавок, обладающих моно- или полифункциональным действием, т.е. комплексных добавок (по ГОСТ 24211-2003).
В описываемой бетонной смеси, в частности, используют суперпластификатор С-3 (ТУ 5870-002-58042865-03); суперпластификатор СП-1 (аналог С-3) (ТУ 5870-005-58042865-05); «Реламикс» с эффектом ускорения набора прочности, а именно, суперпластификатор и ускоритель твердения по ТУ 5780-002-14153664-04; «Линамикс» с эффектом замедления схватывания; «Дефомикс» (Полипласт СП-1ВП) с эффектом подавления воздуха в бетонной смеси; С-3М-15 с противоморозным эффектом – комплексные добавки, изменяющие сразу несколько параметров, СДО (смола древесная омыленная), СНВ (смола нейтрализованная воздухововлекающая – натриевая соль абиетиновой кислоты), смеси последних, ПФМ-НЛК – полифункциональный модификатор на основе пластифицирующих, воздухововлекающих и гидрофобизирующих компонентов (позволяет одновременно увеличить подвижность смеси, снизить водопотребность, увеличить сроки схватывания и живучесть смеси, получить «литой» бетон с повышенной влагонепроницаемостью, трещиностойкостью, морозостойкостью, увеличить конечные прочностные характеристики.
Рынок воздухововлекающих добавок представлен такими добавками, как пенообразователь (Россия) – Смола SDO-L, гидрофобизирующие добавки и составы – Софэксил-40, Софэксил Защита-М.
Гидрофобно-пластифицирующие добавки для бетонов включают в себя кремнийорганические жидкости: метилсиликонат натрия ГКЖ-11, этилсиликонат натрия ГКЖ-10, этилгидросилоксановая жидкость ГКЖ-94.
«Алпласт» – добавка, по эффективности соответствующая пластификаторам и водоредуцирующим добавкам повышенной эффективности. Основу добавки составляют модифицированные лигносульфонаты с нормированным молекулярно-массовым распределением и минимальным содержанием редуцирующих веществ. Для «Алпласта» характерно отсутствие дополнительного воздухововлечения в бетонную смесь с сопутствующими этому явлению сбросами прочности. Оптимальная концентрация составляет 0,2-0,3 масс. %. Водоредуцирующая способность составляет 12-15%. Противоморозная присадка «Семпласт-Крио» (ТУ 5870-003-58985443-02). Это комплексный продукт, включающий смесь неограниченных электролитов на Ca/Na основании, кальциевые соли полигидроксикарбоновых кислот и полиатомные спирты, а также другие добавки или их смеси.
Допустимо использование цементов различных марок – М200-М600, соответствующих требованиям ГОСТ 10178-85, ГОСТ 31108-2003. Например, портландцемент, белый портландцемент, быстротвердеющий портландцемент, водонепроницаемый расширяющийся цемент, гидрофобный портландцемент, глиноземистый цемент, карбонатный цемент, магнезиальный цемент, напрягающий цемент, песчанистый цемент, пластифицированный портландцемент, пуццолановый цемент, расширяющийся цемент, сульфатостойкий портландцемент, шлакопортландцемент.
В качестве заполнителя можно использовать щебень и гравий фракций 5-20 или 5-40 мм из природных горных пород вулканического происхождения, осадочных пород, магматических, метаморфических (например, гранит, диабаз, известняк, доломит), из искусственных материалов (керамзитовый гравий, металлургический пористый шлаковый щебень, вспученный перлит, аглопорит), песок речной кварцевый фракции 0,1-5 мм, отсев дробления горных пород фракции до 10 мм.
Выводы:
Анализируя работу заводов по производству товарного бетона и современный уровень развития технологии его получения, следует выделить основные направления развития производства. Заводы товарного бетона были, есть и будут ведущими поставщиками товарного бетона для строительных организаций.
Оснащение оборудованием заводов товарного бетона находится на различных уровнях. При этом любой завод товарного бетона имеет перспективу развития за счет совершенствования методов подбора состава бетона на заданном сырье с применением комплексных функциональных добавок.
Важной составляющей успешной работы завода в экономическом плане является постоянное проведение маркетинговых исследований и поиск потребителей товарного бетона широкого ассортимента. Наладить выпуск товарного бетона нужного состава и качества – задача технических служб завода.
Необходимо смело внедрять инновационные технологии и составы товарного бетона, отвечающие требованиям современного потребителя, например: производство самоуплотняющегося товарного бетона для монолитного домостроения и производство товарного бетона с использованием продуктов сгорания твердых бытовых отходов – Патент РФ № 2433973. Бетонная смесь.
