Российское бетоноведение и белорусские параллели

Задачи, стоящие перед белорусскими и российскими строителями, в целом похожи, за исключением разве что проведения работ в арктических и субтропических широтах. Это обусловливает возникновение явных параллелей в некоторых актуальных исследованийях и взаимный коллегиальный интерес.

Добавки на основе российских поликарбоксилатов

А. Вовк, доктор технических наук, директор научно-технического центра ОАО «Полипласт»:

В течение нескольких последних лет суперпластификаторы на основе поликарбоксилатов стали привычным атрибутом рынка химических добавок. Появление поликарбоксилатов не привело к прекращению использования традиционных суперпластификаторов (о чем и говорили серьезные эксперты и что подтверждают товарные линейки крупнейших международных компаний), а, пожалуй, даже разнообразило возможности при решении насущных проблем технологии бетона.

При всех безусловных достоинствах поликарбоксилатов для них, как и для любых химических добавок, также характерно наличие ряда проблем, из которых наиболее известной является «несовместимость». Этот термин первоначально использовали для обозначения зависимости эффективности поликарбоксилатов от химико-минералогического состава портландцемента, в первую очередь от содержания свободных щелочей. Но с расширением сферы применения и опыта использования поликарбоксилатов выяснилось, что несовместимость наблюдается и с некоторыми химическими добавками (например, с полинафталинсульфонатами).

Проблема несовместимости поликарбоксилатов с портландцементом и ныне считается одной из ключевых в технологии бетона. Предложено немало технических решений, но однозначного решения проблема до сих пор не имеет. Такая нестабильность представляет потенциальную опасность в виде срывов в поставке бетона надлежащего качества. Существенным фактором риска является чувствительность поликарбоксилатов к низким температурам.

Один из подходов к синтезу поликарбоксилатов основывался на концепции создания полимера с жесткой конфигурацией основной цепи. Дело в том, что последние исследования показали, что традиционные поликарбоксилаты в солесодержащих средах (т. е. в жидкой фазе бетонной смеси) начинают сворачиваться, принимая различные конфигурации вплоть до клубка размером 4–5 нм. Создание на стадии синтеза полимера с более жесткой основой может позволить стабилизировать технический эффект добавки в приемлемом диапазоне.

Растворы ПНС (как и лигносульфонатов) не обладают низкой криогидратной точкой и обычно замерзают (при стандартных концентрациях) при –5^оС. Совмещение ПНС с противоморозными солями, конечно, будет приводить к понижению температуры замерзания растворов, но при создании комплексных добавок сталкиваются два антагонистических требования (требование минимизации рекомендуемых дозировок существует всегда). Чтобы комплексная противоморозная добавка хранилась при низких температурах, преимущественным компонентом в ее составе должны быть «антифризы», соответственно, пластифицирующие свойства добавки будут невысокими. Чтобы обеспечить суперпластифицирующий эффект при низких дозировках, комплекс должен вынужденно содержать малые количества «антифризов», следовательно, температура замерзания понизится незначительно.

Если говорить о реалиях рынка, то в настоящий момент в бетонах наиболее востребованы не «чистые» поликарбоксилаты, а комплексные добавки, дополнительно содержащие лигносульфонаты и прочие вспомогательные компоненты. Если для противоморозных добавок одним из важнейших факторов является криостойкость поликарбоксилатной основы, то для традиционных технологий, пожалуй, главным является «совместимость основы», т. е. ее «нечувствительность» к изменению химико-минералогического состава портландцемента.

Присадки доступные и эффективные

В. Саранча, руководитель технического отдела компании «ЕвроСинтез»:

Пока европейские и азиатские научные школы активно развиваются и растут, предлагая рынку новые более эффективные материалы, местный рынок до сих пор ориентирован на продукты, разработанные не одно десятилетие назад.

Образцы добавок «нового поколения» продаются либо в «модифицированном» (разбавленном дешевым ПАВ) виде или по цене делающей их применение оправданным лишь в очень специфических и дорогих проектах. К сожалению, в большинстве случаев процесс смешивания не подлежит серьезному контролю с точки зрения тех самых удешевляющих ПАВ и на выходе получается продукт с непостоянными свойствами.

Другими словами, в продажу поступает большое количество «серой» химии, которая от партии к партии обладает разной эффективностью, поскольку решить эту проблему под силу только очень крупным производителям с высококвалифицированными исследовательскими центрами. Такая ситуация не позволяет расти ни рынку модифицированных бетонов, ни технологическому уровню специалистов‑технологов, ставя конечных потребителей в заведомо проигрышное положение.

Говоря конкретно, стоимость наиболее эффективных модификаций поликарбоксилатных пластификаторов на внутреннем рынке Европы в полтора-два раза ниже цены продукта, по которой потребители вынуждены покупать его у нас в стране. И тот факт, что несмотря на это все еще остается экономическая целесообразность таких действий, говорит об очень высокой эффективности таких добавок.

Основными причинами, влияющими на ценообразование модификаторов, произведенных в Европе, помимо стоимости основных компонентов и сложной логистики является наличие традиционной для западных стран цепочки: инжиниринговое предприятие (разработчик технологии) – предприятие-производитель (завод, занимающийся непосредственно синтезом) – предприятия-дистрибьюторы (обладатели брендов). Понятно, что такое количество участников не может не сказаться на конечной стоимости продукта.

К счастью, в ряде европейских стран в ходе развития и дифференцирования рынков появились компании, объединяющие в себе инжиниринговую функцию (разработку рецептур и технологии производства добавок), производственную функцию и при этом развивающие собственные сбытовые сети. Такое построение бизнеса позволяет существенно сократить путь продукта от производителя к потребителю и снизить его стоимость наполовину.

Производство и применение ячеистых бетонов автоклавного твердения

М. Кафтаева, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова

Д. Лужин, главный технический специалист SIA «AEROS», г. Рига

П. Никитин, технолог производства газобетонных блоков, ОАО «ГлавБашСтрой», г. Уфа

Разработка и принятие ГОСТ 31359–2007 «Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия» и ГОСТ 31360–2007 «Изделия стеновые неармированные из ячеистого бетона автоклавного твердения. Технические условия» для внедрения ячеистых материалов в строительство – бесспорный шаг вперед. Однако остается много вопросов, умалчивание которых не позволит в полной мере использовать все преимущества свойств ячеистых бетонов автоклавного твердения.

ГОСТ 31259–2007 в отличие от ранее действующих нормативных документов расширяет диапазон конструкционно-теплоизоляционных стеновых материалов (к ним стали относить бетоны марки по плотности D500). При этом должна обеспечиваться достаточная прочность бетона и, соответственно, несущая способность стен зданий, поскольку из ячеистых блоков, имеющих класс бетона по прочности при сжатии В 2,5 и В 3,5. В Беларуси уже проектируют и строят здания с несущими стенами высотой до пяти этажей. В то же время проектировщики, потребители, а также многие ученые-исследователи считают, что прочность бетонов напрямую зависит от их марки по плотности, поэтому изделия из бетона плотностью 500 кг/м³ не могут иметь высокую прочность.

Практика производства показывает, что ячеистые бетоны автоклавного твердения при одной и той же марке по средней плотности, например D500, можно изготовить с прочностью при сжатии, соответствующей диапазону пяти классов: от В 1,5 до В 5 и марок по морозостойкости от F5 до F75 и даже F100. Это положительное обстоятельство новых технологий производства автоклавных ячеистых бетонов.

Еще один вопрос, требующий обсуждения, – влажность ячеистых бетонов, параметр, по поводу которого до сих пор много споров и нет единства мнений. Например, в стандартах, действующих в России до 2007 года, а в Беларуси и до настоящего времени, регламентируется отпускная влажность изделий из ячеистых бетонов – не более 25%. Это требование стабилизировало свойства и гарантировало высыхание бетона до нормируемого СНиП II‑3–79* значения сопротивления теплопередаче стен зданий из ячеистых блоков за относительно короткий промежуток времени после возведения здания и пуска его в эксплуатацию. Большинство предприятий, особенно работающих по литьевой технологии, не могут обеспечить такую отпускную влажность, так как отгрузка изделий производится практически сразу после автоклавирования, с влажностью, как правило, более 40%. Повышению влажности бетонных изделий способствует также хранение их на открытых складах, а в стандарте ГОСТ 31360–2007 параметр «отпускная влажность» вообще отсутствует.

Известно, что все существующие сегодня технологии производства ячеистых материалов автоклавного твердения характеризуются большими расходами воды для приготовления бетона, особенно при работе по литьевой технологии. Это способствует появлению некоторых видов дефектов изделий в процессе изготовления. В частности, повышенная влажность массива, вышедшего из зоны ферментации на линию резки, может стать основной причиной «слипания» после автоклавирования вертикальных рядов изделий между собой. Или залипания подрезного слоя при разделении горизонтальных рядов массивов на делителе.

Для недопущения указанных дефектов перед резкой массивов на отдельные изделия кроме пластической прочности необходимо контролировать и строго ограничивать влажность бетона. Ограничение и контроль влажности массивов перед резкой в комплексе с некоторыми другими технологическими мероприятиями позволяют полностью избавиться от слипания вертикальных радов блоков и свести к минимуму залипание подрезного слоя бетона в массивах. Кроме того, возникает много дополнительных вопросов, по которым имеются разночтения.

1. Какое значение средней плотности принимать для отсчета влажности бетона: нормативную среднюю плотность бетона или количество сухих веществ, заданное в расходе материалов на единицу объема;

2. При какой влажности определять марку бетона по плотности:

• в сухом состоянии по ГОСТ 12730.2–78;
• при эксплуатационной влажности, указанной в СНиП II‑3–79* для различных регионов (8 или 12%);
• при «равновесной» влажности 4 или 5%, указанной в приложении А ГОСТ 31360–2007;
• при так называемой равновесной эксплуатационной влажности, которая составляет, по данным различных источников, от 3 до 6%.

Отсутствие ограничения влажности изделий при отпуске их потребителю приводит к снижению эффективности грузоперевозок из-за «недогруза» транспорта. Особенно это сказывается в периоды межсезонья, когда повсеместно ограничиваются массы перевозимых по дорогам грузов. Это же касается железнодорожного транспорта.

Еще одно сомнительное утверждение о значении равновесной влажности ячеистого бетона в процессе эксплуатации. Во многих публикациях указываются ее значения от 3 до 6%. Результаты натурных и лабораторных экспериментов показывают, что при расходе сухих веществ, например, 500 кг/м³ высушить стандартный образец размерами 100 х 100 х 100 мм можно только до 3–4% влажности по массе, но так как ячеистый бетон гигроскопичен, он мгновенно набирает парциальную влагу, которой в образце становится намного больше 6%. При грамотном расчете получается, что фактическая равновесная влажность испытываемых образцов находится в диапазоне 8–12%. Это соответствует принятым еще в СССР нормативам равновесной влажности в различных климатических районах по СНиП II‑3–79* «Строительная теплотехника» и не соответствует значениям, указанным в публикациях.

Таким образом, при значительном отличии установившихся значений расхода сухих веществ на единицу объема на разных предприятиях многие результаты научных исследований относятся к частным условиям производства и не могут быть без поправок использованы или обобщены для других технологий и производств. В научных публикациях значения влажности готовых изделий из ячеистых бетонов автоклавного твердения различных марок по плотности необходимо указывать с учетом расхода сырьевых материалов на единицу объема в сухом состоянии.

Необходимо проведение дальнейших исследований для определения зависимостей «плотность – состав – влажность сырого массива пред резкой», «прочность – влажность готовых изделий – теплопроводность ячеистых бетонов автоклавного твердения» с целью прогнозирования и обеспечения стабильности их свойств при эксплуатации.

Особенности технологии декоративных бетонов

О. Баженова, Московская государственная академия коммунального хозяйства и строительства:

Современная архитектурная застройка предъявляет повышенные требования к отделочным материалам. Наибольшее распространение получили облицовочные материалы из горных пород, потому что они обладают высокой механической прочностью и морозостойкостью, поддаются механической обработке. Однако их применение ограничено ввиду их высокой стоимости.

Поэтому все популярнее становятся декоративно-отделочные бетоны и растворы. Благодаря использованию белых и цветных горных пород палитра отделочных бетонов и растворов значительно расширилась. На основе различных минеральных вяжущих в сочетании с цветными заполнителями изготавливают полуфабрикаты – сухие смеси для лицевой отделки зданий и готовые изделия с отделанной лицевой поверхностью.

Важное значение при подборе заполнителей имеет изучение структуры и текстуры исходных горных пород. Под структурой понимают их строение (размер, геометрическая форма и количественное соотношение составных частей – минералов). В зависимости от величины зерен породы делят на крупно-, средне- и мелкозернистые.

Горные породы представляют собой совокупность однородных по химическому составу и физическим свойствам минералов. Их цвет имеет важное значение для получения аналогов искусственных каменных материалов, близких по внешним признакам к природным. Все минералы, составляющие каменные природные материалы, характеризуются по прозрачности и цвету.

Кварц в чистом виде бесцветен, но стоит в него ввести незначительное количество примесей, как он приобретает цвет и принимает любые цветовые оттенки. Человеческий глаз воспринимает цвет минерала в зависимости от освещения и способа поверхностной обработки.

Поэтому при проектировании декоративных свойств бетона необходимо учитывать все способы и условия обработки. Солнечные лучи, попадающие на поверхность материала, поглощаются, часть их отражается и создает различные цвета для восприятия, а блеск материала исключает получение истинной картины цвета. Для подбора цвета по природному аналогу можно пользоваться двумя способами: спектральным и методом подбора. Декоративные свойства искусственных каменных материалов находятся в прямой зависимости от цвета, гранулометрического состава заполнителя и распределения его зерен от крупных до мелких фракций, способа обработки, вида и качества цемента, количества усадочных трещин при твердении.

Лучшим декоративным материалом, имитирующим природные, является бетон, получаемый по специальной технологии в модифицированном турбулентном бетоносмесителе на цветных цементах, а также на заполнителях из горных пород со вскрытой поверхностью.

Вскрытие поверхности декоративного бетона может осуществляться путем механической обработки инструментом из тугоплавких сталей или с победитовой насадкой, либо путем распиловки блоков на плиты различных размеров.

При проработке декоративных бетонов инструментом и вскрытии поверхностного слоя заполнителя, получается поверхность, не уступающая по своим свойствам природным каменным материалам.

При выборе заполнителя для декоративных бетонов решающее значение имеет не только их цвет, но и другие свойства, такие как долговечность, полируемость, наличие примесей, цветовая стойкость.

Содержание и гранулометрический состав заполнителей на единицу объема бетона должны быть постоянны, так как колебания могут влиять на свойства бетона, что отрицательно сказывается на цветовом тоне декоративного бетона. Заполнитель необходимо сортировать и для производства бетона использовать 3–4 фракции. Зернистость заполнителя для декоративного бетона зависит от назначения и используемой технологии. Во всех составах необходимо уделять внимание фракции 0,63–2,5 мм и особенно зернам менее 1,25 мм, имеющим решающее влияние на приготовление растворной составляющей бетона, так как от этого зависят свойства бетонной смеси, качество и цвет поверхности декоративного бетона и его долговечность.

Для необработанной поверхности бетона можно использовать заполнитель с непрерывной гранулометрией. Для обработанной поверхности декоративного бетона выгодно использовать заполнитель прерывистого гранулометрического состава с наибольшим содержанием зерна максимального размера (можно и грубую монофракцию), чтобы визуально выделялись лишь связующие: раствор – бетон или цвет и структура грубого заполнителя.

Экспериментальным путем было установлено влияние вида заполнителя и расхода цемента при различной удобоукладываемости на структуру, прочность и цветовые характеристики декоративных бетонов. Показано, что декоративные бетоны, приготовленные на граните, габбро, известняке, имеют высокие эксплуатационные характеристики и по декоративным характеристикам подобны исходным горным породам.

При разработке составов декоративных бетонов, имитирующих горные породы, было доказано, что лучшими показателями по декоративным свойствам и обрабатываемости обладают бетоны, в которых обеспечено преимущественное содержание заполнителя фракций 2,5–5 и 5–10 мм при ограниченном содержании частиц размером менее 1,25 мм, изменяющих цветовые показатели бетонов и выкрашивающихся при обработке изделий различными инструментами.

Источник:

http://cnb.by/content/view/2851/156/lang,ru/