Бетон в современном строительстве остается едва ли не самым популярным материалом. С его помощью, преодолевая земное притяжение, архитекторы и строители возводят необыкновенные по форме, красоте и прочности, устремленные ввысь сооружения, осваивают все новые и новые области строительства. По данным специалистов, ежегодное производство бетона в мире достигает 2 млрд м3, что намного превышает выпуск других видов промышленной продукции и строительных материалов. Стало быть, это наиболее ресурсоемкий вид человеческой деятельности, потребляющий сотни миллионов тонн цемента, щебня, песка и немалые количества тепловой и электрической энергии.
Главная роль в компенсации этих затрат принадлежит новым технологиям, совершившим настоящую революцию в производстве бетона. Их основная задача, преследуемая на протяжении последних десятилетий, – выпуск изделий и конструкций из материала с прогнозируемыми свойствами при минимальных затратах сырьевых, трудовых и энергетических ресурсов. За счет новых эффективных вяжущих, химических модификаторов, активных минеральных добавок и наполнителей, дающих недостижимые ранее технологические эффекты, появилась возможность не только создания новых видов бетона, но и расширения номенклатуры применяемых в строительстве материалов – от очень легких теплоизоляционных до высокопрочных конструкционных.
“Второе дыхание” бетонная отрасль, являющаяся основой капитального строительства, получает сегодня и в Беларуси. Министром архитектуры и строительства Александром Селезневым утверждена программа “Развитие производства и применения добавок в бетоны и растворы с целью снижения расхода цемента, тепловой и электрической энергии”. Ее реализация призвана стать ключом к решению комплекса взаимосвязанных проблем в отрасли: энергосбережения, экономии цемента, конкурентоспособности продукции, а в конечном счете оптимизации стоимости строительства. Одним из первых шагов в этом направлении стал научнотехнический семинар “Химические добавки в бетоны. Энергосберегающие технологии”, проведенный Минстройархитектуры для специалистов строительной индустрии.
Программа химизации бетона, как сокращенно ее называют, разработана РУП “Институт “БелНИИС” под руководством доктора технических наук, профессора, главного научного сотрудника института Николая Павловича Блещика. О ее ключевых моментах он рассказывает в беседе с нашим корреспондентом.{/mostip}
– Химические добавки в бетоны мы применяем давно и имеем в этом деле определенный успех. Однако в связи с глобальными задачами в области строительства – повышением объемов и качества, сокращением сроков и оптимизацией стоимости – появилась необходимость комплексного подхода к проблеме химизации бетона.
В свое время на одной из рабочих встреч с министром архитектуры и строительства Александром Селезневым я высказал свою убежденность в том, что массовое применение химических добавок и минеральных наполнителей даст возможность взять более высокий темп в решении самых насущных для отрасли проблем, в том числе и сокращении потребления энергоресурсов при производстве бетона и сборного железобетона, возведении монолитных строительных конструкций. Что касается цемента, нехватка которого сегодня серьезно ощущается не только у нас, но и в мировом масштабе, то за счет гиперпластификаторов его можно экономить от 50 до 100 кг при производстве 1 м3 бетона. Замена высокомарочных цементов, которые сейчас применяются даже для получения бетонов невысоких классов, тонкодисперсным наполнителем, в частности доломитовой крошкой, также способна сберечь до 20 % этого дефицитного материала. Естественно, и стоимость бетона уменьшить, и остроту спроса на цемент смягчить. И наконец, химизация – прямой путь к повышению производительности труда при производстве бетонных работ. Ведь вибрационное уплотнение, укладка бетонных смесей малой подвижности – очень трудоемкие процессы, что удлиняет сроки строительства. А это сегодня совершенно неприемлемо.
Реакция последовала на удивление очень быстро. Буквально через несколько дней было назначено заседание Научнотехнического совета министерства, где под председательством А.И. Селезнева проблема обсуждалась в широком кругу специалистов и руководящих работников. БелНИИС было поручено разработать систему конкретных мероприятий по химизации производства бетона в отрасли. Так родилась эта программа, проект которой был разослан для ознакомления предприятиямизготовителям и получил безоговорочную поддержку.
– Видимо, научным работникам следует почаще обсуждать острые вопросы с руководством отрасли...
– Отвечу так: главное ведь не просто выслушать, а ответить серьезной адресной поддержкой, дать “зеленый свет” решению конкретных проблем. Заслуга главы Министерства архитектуры и строительства в том, что он оперативно реагирует на разумные предложения ученых и специалистов.
– Николай Павлович, программа охватывает достаточно широкий спектр работ – от мероприятий по применению химических и минеральных добавок в производстве железобетонных изделий и строительных растворов до научных исследований и разработки нормативнотехнической документации. Расскажите подробнее о практических шагах, осуществление которых запланировано уже в 3м квартале текущего года.
– Программой определены предприятия, на которых в течение 2007–2008 гг. будет отлажено производство бетонов, модифицированных химическими добавками, включая их новое поколение – суперпластификаторы СМ1 (для бетона) и СМ2 (для монолитного бетона), гиперпластификатор ГП1, а также комплексными добавками производства СП ОО “СтахемаМ” и тонкодисперсными наполнителями.
Суперпластификаторы СМ1 и СМ-2, созданные на основе известной добавки С3, уменьшают водопотребность бетонной смеси до 25 %, дают возможность получения литых бетонных смесей и высокопрочных бетонов с повышенными плотностью и морозостойкостью, улучшенным качеством поверхности, сохранением подвижности бетонной смеси в течение длительного времени.
Гиперпластификатор нового поколения ГП1 обеспечивает снижение водоцементного отношения при заданной удобоукладываемости бетонной смеси до 40 %. По эффективности он существенно выше названных добавок и предназначен для получения высокопрочных бетонов до класса С70/85, высокоподвижных и самоуплотняющихся бетонных смесей, исключающих вибрацию при их укладке, с высоким темпом набора прочности, в том числе и без тепловой обработки. Использование данных модификаторов способно снизить удельный расход цемента в составе бетона на 10–20 % и тепловой энергии на изготовление железобетонных конструкций в пределах 20–30 %.
В состав, скажем так, первопроходцев, или пилотных объектов, на которых будут отрабатываться система и способы внедрения модификаторов бетона, вошли предприятия разного профиля. Так, ОАО “Минскжелезобетон” производит изделия и конструкции для гражданского и жилищного строительства, ЗАО “Завод сборного железобетона № 1” (Минск) и РУП “Барановичский КЖБК” – для промышленного строительства, ПРУП “Новополоцкжелезобетон” – для жилья, объектов промышленности и сельского хозяйства, ОАО “МАПИД” – для крупнопанельного домостроения. Специализация ПРУП “Гродножилстрой” – монолитный и сборный железобетон, ОАО “Гомельжелезобетон” – конструкции сборного железобетона широкого назначения.
С каждым из этих предприятий определены направления и сроки работы. Предстоит скорректировать и внедрить рациональные составы бетона, отработать режимы тепловой обработки, наладить и усовершенствовать систему приготовления бетонных смесей, подачу химических добавок в бетоносмесительное хозяйство. Словом, в реальных производственных условиях проанализировать эффективность действия добавок, на деле доказав, что модификация бетона – основной путь к совершенствованию технологий строительства. Впоследствии накопленный опыт и отработанные технологические приемы, энерго и ресурсосберегающие составы будут распространены на других предприятиях сборного железобетона.
Что касается монолитного бетона, интенсивные энергосберегающие технологии с использованием названных выше модификаторов планируется реализовывать в ОАО “Минскпромстрой” и “Солигорскпромстрой”, строительных трестах № 1, 4, 7 и других организациях строительного комплекса республики.
Научнотехническое сопровождение программы поручено БелНИИС, точнее отделу технологии бетона и растворов, который я возглавляю.
НИПТИС также участвует в реализации программы в части модернизации оборудования предприятий – автоматизации приготовления бетонных смесей, дозирования химических добавок.
– Какие возможности открывают научноисследовательские работы, предполагаемые в рамках программы?
– Предусмотрена разработка нескольких перспективных тем, направленных на дальнейшее развитие химизации бетона в отечественной строительной отрасли. К примеру, ученым Полоцкого государственного университета предстоит завершить исследования и внедрить в производство добавку СПАС с двойным технологическим действием – она и пластифицирует, и ускоряет набор прочности бетона. Предположительно, это будет эффективная добавка, и главное, из отечественных компонентов – на основе отходов ОАО “Полимир”.
Большие ожидания мы связываем с разработкой комплексных органоминеральных добавок на основе различных модификаторов, включая РСАМ – расширяющий сульфоалюминатный модификатор. Он, в частности, позволяет резко снизить деформации усадки в монолитном бетоне и снять проблему возникновения трещин в процессе его твердения.
На мой взгляд, необходимо расширять сферу применения шлакопортландцемента (ШПЦ) в бетонах невысоких марок. Сейчас она ограничена, так как по действующим нормам использование ШПЦ для наружных стен и изделий, эксплуатирующихся при отрицательных температурах, не рекомендуется. Однако с помощью химических модификаторов существует возможность резкого снижения водоцементного отношения и получения конструкций с приемлемыми характеристиками по прочности и морозостойкости. Поэтому будут разработаны рекомендации по применению менее дорогостоящего и энергоемкого по сравнению с высокомарочными цементами ШПЦ в бетонах и растворах.
Совершенно очевидно, что выполнение намеченных программой задач потребует разработки целого блока нормативнотехнической документации. Следует отметить, что на этом направлении развернута достаточно активная деятельность, причем главное внимание уделяется гармонизации отечественной нормативной базы с европейскими нормативами.
– Достаточен ли сегодня арсенал химических добавок? Как в целом оцениваете их рынок?
– Недостатка в них сегодня нет. Единственное, что большинство их импортного производства. Выпуск отечественных модификаторов также основан главным образом на зарубежных компонентах. Мы ставим себе целью привлечь и немецкие, и российские, и украинские добавки. Проблема выбора для потребителя заключается лишь в цене и легализации данных продуктов, их соответствии нашим нормативным требованиям. Рынок ведь непрерывно наполняется новыми добавками разной эффективности, часто несовместимыми с традиционными цементами и методами проектирования составов бетона, приготовления и транспортировки бетонных смесей, формования изделий и конструкций. Поэтому постоянно работаем над оценкой позитивных и негативных последствий действия модификаторов различных производителей в рамках отечественной нормативноправовой базы. Так что широкое их присутствие на рынке будет обеспечено.
Производство отечественных добавок, в частности СМ1, СМ2 и ГП1, в республике создано, но выпускаются они пока небольшими партиями. Поэтому предприятия, которые освоили это дело, включены в программу с целью увеличения объемов товарной продукции и обеспечения наших потребностей. Планируется организовать промышленный выпуск суперпластификаторов и гиперпластификатора ГП1, расширить производство полифункциональных продуктов на основе комплекса добавок СП ОО “СтахемаМ”, добавкиускорителя твердения бетона – сульфата натрия на мощностях завода искусственного волокна в Могилеве и химического комбината в Светлогорске, наладить изготовление жидких суперпластифицирующих и комплексных добавок на базе ОАО “Полимир” в Новополоцке.
К сожалению, у нас нет пока надежных ускорителей твердения бетона. Ранее с этой целью для многих видов конструкций широко использовался природный, практически готовый продукт, сопутствующий нефтедобыче, под названием ПВК. Его производство по указанию Главы государства было налажено в Речицком районе Белгеологией, но оно остановлено данной организацией. На мой взгляд, это существенная потеря для стройкомплекса, на которую в свое время Минстройархитектуры не среагировало должным образом: разные ведомства, разные интересы...
Серьезные надежды возлагаем на появление отечественных ускорителей набора прочности бетона, а также замедлителей. Их разработкой занимаются ученые и специалисты Института общей и неорганической химии Национальной академии наук.
– Николай Павлович, в своем выступлении на семинаре Вы акцентировали внимание на том, что массовая химизация бетона означает новый этап как в технологии строительства, так и развитии науки в области бетоноведения...
– Безусловно, применение добавок нового поколения ставит проблемы и нового подхода к вопросам бетоноведения. В частности, на передний план выдвигаются совершенно иные принципы подбора составов бетона. Казалось бы, есть стандарты, типовые нормы по назначению расхода цемента, но все это уже в прошлом. Фундаментальная основа, заложенная отечественной наукой, сегодня требует серьезной корректировки. К примеру, водопотребность вяжущего, модифицированного химическими добавками и тонкодисперсными наполнителями, снижается с 0,27 до 0,15–0,16, а это влечет за собой многие серьезные вопросы при проектировании составов бетона. В частности, обеспечение нерасслаиваемости и исключение водоотделения из бетонных смесей. Старые подходы здесь неприемлемы.
Подбор составов самоуплотняемых бетонов литьевого формования, насыщенных арматурными элементами, или архитектурных, не требующих отделки, тем более не может производиться на основе существовавших до сих пор рекомендаций. Другими словами, условия производства бетонов накладывают ограничения на методы проектирования их составов.
Замена обычных бетонов многокомпонентными модифицированными повлечет за собой необходимость компьютерного проектирования составов бетонов и технологии их приготовления, прогнозирования физикомеханических и эксплуатационных характеристик, эффективного управления структурообразованием на всех технологических этапах и получения материала с требуемыми комплексами свойств.
– Спасибо за беседу.
О ходе реализации программы, способах решения возникающих при этом проблем читайте в последующих номерах журнала “Архитектура и строительство”.