Лигносульфонаты для цемента и бетона — достижения и перспективы

На фото №1 — строительство уникального инженерного сооружения, дымовой трубы высотой 330 метров на Экибастузской ГРЭС № 1, выполненной в скользящей опалубке, разработанной В.О. Гидроспецстрой (главный конструктор М.М.Тринкер). Впервые в мире строительство уникального сооружения происходило круглогодично: летом 1978 года при температуре + 55°С, зимой 1978/1979 при температуре -40°С. Автор технологии и бетона А.Б. Тринкер.

На фото №2 — одно из уникальных высотных сооружений энергетической системы страны, построенное с ПАВ, ТЭЦ-25 Мосэнерго. Особо тонкостенная оболочка градирни рассчитана на 100 лет работы при градиенте температур: внутри +40-60°С, снаружи от -50°С до +50°С. Справа главный технолог Минэнерго СССР А.Б. Тринкер, слева директор станции, 1977 год. 

В ХХ веке человечество терпело многомиллиардные убытки от всех видов коррозии, в связи с недолговечностью бетона в атмосферных и агрессивных средах, и только грамотное применение химических добавок обеспечило 100% первичную защиту конструкций и сооружений. Научная система особо тонкого дисперсного измельчения материалов академика П.А. Ребиндера была успешно продолжена и модернизирована его учеником в коллоидной химии Б.Д. Тринкером, который впервые изучил и применил в 1950-е годы химические добавки в микродозах. В 1970-е годы он добился практической наноиндустрии при химизации строительства, используя отходы производств, так как в основе теории влияния ПАВ является химическое диспергирование и пептизация флокул цемента, с уменьшением В/Ц.

Впервые в мировой истории опыт сверхвысотного строительства был получен в СССР при возведении Останкинской телебашни высотой 540 метров, до сих пор самого высокого северного сооружения. Необходимо уточнить, все высотные сооружения из металла — Эйфелева башня в Париже, Шуховская башня в Москве — красят, а все небоскрёбы защищают своё бетонное ядро жёсткости металлом-стеклом-силиконом. Однако железобетонный ствол Останкинской телебашни никогда не красили – такой вот вечный отечественный бетон!  Все технологические подготовительные мероприятия перед возведением в рекордно сжатые сроки (1963-1967 гг.) были проведены при строительстве в 1956-1963 годах на первых дымовых трубах высотой 250 и 320 метров Запорожской и Углегорской ГРЭС.

Весь комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ выполнил Б.Д. Тринкер, в 1960 году (через 5 лет после смерти д.т.н. В.Н. Юнга) по итогам своих работ ученый опубликовал книгу «Поверхностно-активные гидрофильные вещества и электролиты в бетонах» которая прорубила широкую дорогу массовому применению многотоннажных отходов производств целлюлозно-бумажных комбинатов — лигносульфонатов технических ССБ-СДБ-ЛСТ-ЛТМ.

В 2000 году во время пожара в течении двух суток на высотах 300-420 метров на Останкинской башне температура достигала 1000 градусов, но башня не рухнула, как предсказывали газеты ФРГ, хотя истользовался нежаростойкий портландский цемент. Как пишет в своей монографии "Жаростойкие бетоны" к.т.н. К.Д. Некрасов: «Бетон на портландском цементе при температуре выше 300 градусов распадается на составляющие минералы, арматура, расширяясь, неуправляемо деформируется, бетон рассыпается в прах...».

Даже бетон на высокоалюминатном, то есть жаростойком (содержание Al2O3 60-70%) цементе значительно уменьшает свою прочность при температурах выше 600 градусов — Б.Д. Тринкер ещё в 1950-е годы доказал необходимость применения для подобных уникальных высотных и специальных сооружений низкоалюминатных  ( Al2O3 не более 8% ) или сульфатостойких (содержание Al2O3 не более 5%) цементов.

Б.Д. Тринкер на строительстве Останкинской телебашни

Поверхностно-активные вещества ПАВ из многотоннажных отходов ЦБК, лигносульфонатов технических (лигнинов), т.е. отечественые химические многофункциональные добавки для цементов и бетонов в последние годы в России были дополнительно исследованы, практически подтвердив свою универсальность, стабильность и эффективность. Лигносульфонаты технические можно успешно и прибыльно использовать при производстве: цементов, в монолитном и сборном строительстве из тяжёлого и лёгкого бетона, производстве кирпичей, керамики, керамзита, практически для всех видов вяжущих. В настоящее время есть возможность оснастить отечественные лаборатории современным оборудованием, например, на основе SIMS:  анализатор-масс-спектрометр решает многие проблемы, недоступные учёным ХХ века.

В ХХI веке в России с сожалением констатируется факт отсутствия книг и мемориалов о достижениях отечественных учёных, создавших основы технологии бетонов будущего для всего мира и построивших самые уникальные сооружения из железобетона — причем строительство сопровождалось улучшением экологии страны за счет утилизации отходов целлюлозно-бумажного производства. Наоборот, на Западе почти ежегодно (!) публикуются толстые фолианты о «достижениях» нобелевского лауреата 1918 года, изобретателя самых первых в мире боевых отравляющих веществ Фрица Хабера ( Fritz Haber, 1868-1934 ), который впервые применил их в 1915 году против людей. Сегодня в ФРГ работают институт названный его именем Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft в Берлине и Мюнхене, его заводы в Кёльне.  

Всемирные законы, открытые впервые 90 лет назад отечественным учёным П.А. Ребиндером, и определённые тогда как физическая химия, теперь называются „Interfase“ по-английски и „Schnittstelle“ по-немецки. В Дубае, ОАЭ, на берегу круглогодично  тёплого  Персидского залива в 2010 году был построен самый высокий в мире небоскрёб «Башня  Халифа» (Burj  Khalifa in Dubai, U.A.E.), высотой 828 метров. Проект американского архитектурное бюро, строила южнокорейская компания. В отчёте фирмы указано: «Специально для «Бурдж-Халифа» была разработана особая марка бетона, которая выдерживает температуру до +50 °C. Бетонную смесь укладывали только ночью, в бетонную смесь добавляли лёд», «строительство Бурдж-Халифа заняло 6 лет, чтобы закончить, используя 22 миллиона человеко-часов. Были наняты более чем 30 локальных подрядчиков и 12 000 рабочих из 100 стран».                          

Можно кратко констатировать — нашли чем хвастать, и одновременно задать вопрос, где взяли лёд при 50 градусах жары? Надо сказать, самый «холодный» период в январе-феврале в Дубае температура не опускается ниже +16-20°С и влажность для бетона благоприятная — 90%. И тем не менее, применение даже последних «достижений» ХХI века в строительстве (суперпластификаторы «очередного» придуманного поколения, лёд в бетонной смеси, бетонирование только ночью и только 2 раза в неделю) и логистики (миксеры, бетононасосы) не гарантировало темпы строительства и качество бетона иностранных фирм. А ровно 40 лет назад на возведении Экибастузской ГРЭС № 1 климат был катастрофический: летом +55°С с 15-20% влажностью, зимой -50°С, со штормовыми ветрами, сносившими башенные краны. Однако мы построили дымовые трубы: вначале в 1979 году 330-метровую, а в 1986 году — 420-метровую, которая и сегодня в „Guinness World Records“.

Последние годы в Россию интенсивно импортируют много химических добавок (супер-пластификаторы, гипер-пластификаторы, и т.д. и т.п.), которые являются продуктами химических заводов иностранных фирм, изготовлены из полимеров и сложных органических соединений (нафталины, меламины, формальдегиды, карбоксилаты, силиконы, фенилы). Они на порядок дороже отечественных пластификаторов, имеют ограничения и вредны для людей при использовании.

При этом отечественные материалы уже 70 лет успешно применяются без вредных последствий. Они имеют ТУ (технические условия), согласованные санитарно-эпидемиологическими службами, и уже давно раскрыт точный химический состав компонентов, а иностранцы — все держат в тайне! Надо также учитывать, что потребители иностранных технологий и материалов дают работу иностранным учёным, инженерам, рабочим. 2017 год был объявлен «Годом Экологии в России», в числе приоритетных задач: «Совершенствование управления отходами» — следовательно, необходимо создавать безотходные и замкнутые технологии, которые начал разрабатывать 70 лет назад учёный Б.Д. Тринкер.

Россия с ХХ века является подтверждённой законодательницей мод в технологии бетонов и всепогодного строительства с применением многотоннажных отходов производств. Научно-практические достижения отечественных учёных ХХ века по производству вечного бетона одновременно успешны с точки зрения экологии, экономии, техники безопастности, ресурсосбережению. Учёным современной России необходимо их совершенствовать и применять.

д.т.н. А.Б. ТРИНКЕР