• Технологии
  • 10.02.2017

Николай БЛЕЩИК: «Условие повышения эффективности новых бетонов – применение нанодобавок»

Бетон – это основной строительный материал в мире. Из бетона возводятся конструкции зданий разного назначения и сооружений. Сегодня трудно переоценить значение применения бетона. Технология бетона включает и эффективное использование современных добавок в бетон, без которых невозможно обеспечить снижение трудозатрат, снижение себестоимости строительства, качество и надежность бетонных конструкций. Какова ситуация в деле применения добавок в бетон в Беларуси? На наши вопросы отвечает главный научный сотрудник РУП «Институт БелНИИС», лауреат Государственной премии Республики Беларусь, заслуженный деятель науки, д.т.н., профессор Николай БЛЕЩИК.

– Николай Павлович, скажите, пожалуйста, какие проблемы существуют в настоящий момент в белорусской строительной практике в области применения добавок в бетон? Как эти проблемы можно решить?

– С целью повышения экономической эффективности, эксплуатационной надежности и долговечности эксплуатации бетонных и железобетонных конструкций в Беларуси, России и зарубежных странах выполняются эффективные научно-исследовательские и опытно-промышленные работы по разработке и внедрению бетонов нового поколения, или нанобетонов. Повышение эффективности таких бетонов осуществляется за счет применения в них химических и тонкодисперсных нанодобавок. Химические добавки, особенно пластификаторы и гиперпластификаторы, изобретенные в Японии в 1969 г., применяются в Беларуси многие годы, обеспечивая существенное снижение расхода цемента в высокоподвижных бетонных смесях. Минеральные тонкодисперсные добавки, производимые ОАО «Доломит», используются в редких случаях. Применение химических и минеральных добавок сдерживается отсутствием нормативных документов по проектированию и подборам состава бетона, модифицированных химическими и минеральными добавками. В отдельных случаях их изменение не обеспечивает ожидаемой эффективности.

Отделом технологии бетона и растворов РУП «Институт БелНИИС» выполнен анализ составов бетона и технологии производства железобетонных изделий в ряде предприятий, в том числе на заводе железобетонных конструкций ОАО «Стройтрест №3 ООР».

В процессе анализа рассмотрено более 130 составов бетона, применяемого при производстве различных видов железобетонных изделий, в том числе предварительно напряженных, с применением и без применения химических добавок. По результатам анализа представилась возможность сделать следующие выводы и предложения.

Составы бетона подобраны на основе нормативных документов, не учитывающих современных возможностей модификации структуры бетона эффективными химическими добавками и тонкодисперсными минеральными наполнителями, отсутствие которых обусловило применение завышенных расходов цемента и, соответственно, увеличенную стоимость бетона.

В составах бетонов, в которых применена добавка С-3, не использован ее пластифицирующий эффект и, соответственно, не достигнут возможный экономический эффект. Достижение повышенной отпускной прочности бетона обеспечивается за счет увеличения расхода цемента и, соответственно, в этих составах бетона целесообразно вводить химические добавки – ускорители твердения бетона.

Принятые режимы тепловой обработки требуют высоких затрат тепловой энергии и, соответственно, увеличения стоимости железобетонных изделий. Снижение расхода тепловой энергии может быть обеспечено при использовании бездобавочных цементов, суперпластификаторов и ускорителей твердения бетона.

Повышенные требования по водонепроницаемости, как правило, достигаются за счет увеличения расхода цемента и, соответственно, увеличения стоимости бетона. Эти требования могут быть обеспечены за счет применения соответствующих добавок и наполнителей. Существенных изменений требуют составы бетона плит пустотного настила как с предварительным напряжением, так и без него. За счет применения химических и минеральных добавок следует снизить расходы цемента, усадку бетона и расходы энергии на тепловую обработку бетона. В отдельных составах бетона повышение отпускной прочности бетона, вопреки технической логике, достигается за счет увеличения расхода песка при сохранении расхода всех остальных компонентов.

Не могут быть технически обоснованными составы бетона ограждений балконов и лоджий, плит парапетных, карнизных, козырьков выходов. В отдельных случаях, например, составы 94-96, 104-106 при снижении расхода цемента и увеличении значений В/Ц обеспечивается увеличение марки бетона по прочности на сжатие.

Большинство изделий изготавливается из малоподвижных бетонных смесей, требующих существенных затрат на их укладку, виброуплотнение и отделку поверхностей.

Целесообразно рассмотреть возможность применения самоуплотняющихся бетонов. Приведенные недостатки в применении составов бетона, модифицированных химическими и минеральными добавками, обусловлены в основном отсутствием современных нормативных рекомендаций по проектированию и подбору составов модифицированных бетонов нового поколения. РУП «Институт БелНИИС» имеет необходимые возможности разработать весь комплекс нормативных документов при соответствующем обеспечении государственного финансирования.

– Какие новые технологии и материалы разработаны в мировой и отечественной практике в области применения добавок в бетон, и насколько они активно применяются в Беларуси? Какая научная работа ведется, в частности, в Институте БелНИИС по освоению передовых направлений в области создания и практического применения добавок в бетон?

– В России выполняется широкий комплекс экспериментально-теоретических и производственных исследований свойств бетонных смесей и бетонов с наномодификаторами в виде отходов различных производств. Рассмотрены основные положения структурно-технологической теории бетона.

В Институте БелНИИС разработаны рекомендации по подбору составов высококачественного бетона высотных зданий, в которых применены эффективные химические добавки различных свойств. Кроме того, разработан комплекс составов бетона для производства промышленных полов, дорожных и аэродромных покрытий и плит многопустотных.

В разработанных составах использованы современные гиперпластификаторы, ускорители твердения бетона, противоморозные добавки, тонкодисперсный наполнитель – доломит. Составы разработаны с применением цемента производства ОАО «Белорусский цементный завод» Разработан также ТКП «Бетонные и железобетонные изделия и конструкции из самоуплотняющего бетона. Правила изготовления», в котором использованы эффективные гиперпластификаторы.

– Что вы можете сказать о роли гиперпластификаторов? Насколько их удобно применять в нынешних экономических условиях?

– Среди ведущих технологов мира признается, что самым важным этапом в развитии технологии бетона следует считать изобретение в 1969 г. в Японии сильных пластификаторов, которые обеспечивают возможность производить высокопрочные бетоны на основе высокоподвижных бетонных смесей.

В этой связи нет сомнений в эффективности применения гиперпластификаторов в бетонах современного поколения.

Тем не менее их применение в бетонах должно сопровождаться технико-экономическим расчетом бетонов, модифицированных гиперпластификаторами, например, их применение в жестких или малоподвижных бетонных смесях не обеспечит ожидаемой экономической эффективности.

– Каково влияние современных химических добавок на качество бетонов и снижение затрат, а также стоимость конечного продукта?

– В настоящее время предоставляется возможность применять в бетонах различные виды химических добавок, в том числе пластификаторы, гиперпластификаторы, ускорители твердения бетона, замедлители твердения бетона, противоморозные добавки, добавки для вибропрессования изделий и др.

Технико-экономическая эффективность использования добавок зависит от их назначения и технически обоснованного их применения при проектировании и подборе состава бетона. Основная эффективность достигается за счет сокращения расхода цемента при обеспечении всех требуемых технических, технологических и эксплуатационных требований к бетону. При портирование и укладку бетонных смесей и, соответственно, снижение стоимости изделий и конструкций.

Наступил зимний сезон. Что нужно учесть при проведении бетонных работ в зимний период?

– Для этих целей используются бетоны с противоморозными добавками, ускорители и замедлители твердения бетона и технологические приемы производства бетонных работ, указанные в действующих нормативных документах по правилам производства работ в зимних условиях.

– В чем, на ваш взгляд, заключается успех в деле применения добавок в бетон, и от каких факторов зависит эффективность их использования?

– Достижение возможного экономического эффекта в строительстве при использовании бетонов нового поколения, модифицированных химическими и минеральными добавками, возможно при организации его массового использования в государственном и частном строительстве зданий и сооружений.

С этой целью необходимо на государственном уровне организовать разработку комплекса нормативных документов по проектированию и технологии производства изделий и конструкций с применением модифицированных бетонов нового поколения. Впоследствии необходимо разработать программу внедрения в строительстве модифицированных бетонов нового поколения.

– У некоторых производителей бетона возникают трудности с применением действующих стандартов. Что можно об особенностях использования СТБ EN 206 «Бетон. Требования.

Показатели, изготовление и соответствие»?

– Евростандарт СТБ EN 206 вводился в нескольких вариантах, практически не учитывались технические особенности производства и контроля качества бетонных и железобетонных изделий на белорусских предприятиях. В последнем варианте СТБ ЕN разработано национальное приложение, которое должно устранить недостатки прежних вариантов.

– Как вы оцениваете ситуацию на белорусском рынке добавок в бетон с точки зрения качества и цены, а также возможностей предлагаемых добавок? Как развиваются белорусские производители добавок в бетон, и в чем потенциал дальнейшего их развития?

– Производственные предприятия Беларуси в основном обеспечиваются химическими добавками трех фирм – «Стахемой», «Полипластом» (филиал российской фирмы) и FREM. Эти производители поставляют добавки практически всех видов, о которых речь шла выше. Большинство компонентов химических добавок фирмы поступает из зарубежных стран. Собственные исследования по созданию добавок в бетон пока не ведутся. Наиболее целесообразным было бы создание в одном из научно-исследовательских институтов лаборатории по разработке новых химических и минеральных добавок в бетон, которая работала бы в сотрудничестве с действующими подразделениями.

– Что можно сказать о роли нанотехнологий в деле получения современных добавок в бетон?

– Научная лаборатория, действующие фирмы по производству добавок должны работать в творческом сотрудничестве с научными подразделениями научных институтов, разрабатывающих составы модифицированных бетонов нового поколения.

– Какие передовые направления и разработки, на ваш взгляд, ожидаются в ближайшие пять лет в мировой стройиндустрии в области производства добавок в бетон?

– Итоги развития и направления совершенствования качества и технологии производства и применения бетона как основного строительного материала в строительстве были обсуждены на XVII Международном конгрессе «Вклад бетона в развитие современной цивилизации», состоявшемся в июле 2015 г. в Стамбуле. В конгрессе приняли участие 350 специалистов более чем из 40 стран.

На форуме были рассмотрены достижения различных стран в области как монолитного, так и сборного строительства. Отмечены успехи многих стран в области применения в бетоне химических и минеральных добавок. В Европе ежегодно используется более 1 млн тонн химических добавок в бетон. Их применение регламентируется стандартом на добавки EN 934, который действует в 32 европейских странах.

Национальные ассоциации различных стран-производителей товарного бетона готовят обширные подборки практических руководств для улучшения качества продукции. Повышению качества и эффективности продукции способствует применение информационных технологий для контроля свойств и эффективности применяемых материалов. В Европе, кроме того, создан ряд ассоциаций, осуществляющих контроль качества и расширения области применения товарного бетона с эффективными химическими добавками.

Белорусские ученые, проектировщики и производители бетонных работ должны тщательно изучить международный опыт применения современных модифицированных бетонов и по возможности использовать его в стране. Применение современных бетонов позволяет до 20–30% снижать удельный расход цемента и, соответственно, стоимость бетонных и железобетонных конструкций.

Беседовал Валерий ШАЙТАР, главный редактор

Комментарии
Комментариев к материалу пока нет
Оставить комментарий