ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС В СТРОЙИНДУСТРИИ И ЕЁ БАЗОВЫХ ОТРАСЛЯХ – ПРОИЗВОДСТВАХ ЦЕМЕНТА
реклама
1 ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС В СТРОЙИНДУСТРИИ И ЕЁ БАЗОВЫХ ОТРАСЛЯХ – ПРОИЗВОДСТВАХ ЦЕМЕНТА И ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ – НЕОТЛОЖНАЯ НЕОБХОДИМОСТЬ Б.Э. Юдович, к.т.н., доцент, Почетный строитель РФ, С.А. Зубехин, инженер (ООО «ИнТехСтром») В чем, по Вашему мнению, причина понижения грамотности в способах подбора состава бетона в нашей промышленности? Как вы считаете, почему в РФ не существует современных методов подбора состава бетона на заполнителях, с большим количеством фракций? Какие современные способы подбора состава бетона можно отметить из зарубежной практики? Перед ответом на этот вопрос позвольте прояснить исходные позиции. Дело в том, что жизнь радикально изменилась. Страна – другая, промышленность и строительство становятся иными. Мир создаёт шестой технологический уклад, характеризуемый автоматизацией и роботизацией производств, глобальными информационными сетями, микро- и нанонаправлениями развития, многие из которых у нас в зародыше. Так, в отечественной цементной промышленности нет ни одной клинкерообжигательной вращающейся печи, ведомой компьютером. А в 1967 г. мы были близки к уровню работ группы цементников США, которая закончилась успешно и с которой началась история автоматизации цементной технологии, и, наконец, в Бельгии в 2002 г. был запущен автоматический цементный завод, руководимый компьютером. В ту отечественную группу по автоматизации входил один из нас. Разница с американцами, как мы узнали спустя 14 лет, была в том, что машина у них была цифровая, а у нас – аналоговая, и датчики у американцев брали и анализировали текущие пробы в 6 раз чаще. Это выяснилось в беседе с В. Г. Дудой, специалистом, входившим в американскую группу по автоматизации. (Он приехал в Москву в связи с опубликованием своей книги-справочника «Цемент», т. 1, редактором перевода которой был один из нас). Увы, с тех пор эти работы в нашей стране не возобновлялись, а тем временем происходило мировое внедрение идей, в том числе родившихся у нас. Пора заканчивать эру отделённости России от процесса глобального развития. Учиться финансировать производственные опыты, инспирированные наукой. А наука олицетворяется людьми. И следует понимать, что в ней (у них) хорошо, что ещё недозрело, а что – просто обман, хоть и опубликовано и даже рекламируется. Ведь чудес не бывает. Особенно на пустом месте. Должны быть внятные публикации. И учиться, читая их, приходится на рабочих местах. А вузовские учебники – старые. И преподаватели вузов и курсов за рубежом, как правило, не работали, иностранными языками владеют далеко не все. Результат ясен. Отстаем. Но далеко не всё дело в нефинансировании отраслевой науки. Перспективен нестандартный подход. Это можно показать на примере подбора состава бетона. Особенность российской науки в том, что она всегда основана на разумной теории. Вот и используемый у нас при подборе состава бетона метод абсолютных объёмов, закрепленный ГОСТ 27006-86 «Бетоны. Правила подбора состава», опирается на диссертацию Б. Г. Скрамтаева, изданную в 1936 г., а первый его источник – книга Ч. Мёрдока «Бетонные работы» (США, 1928 г.). Наиболее практичное изложение старого метода на наш взгляд – в работе А. Я. Либмана «Проектирование и подбор состава бетона». М.: 1973. Тогда бетонщики работали при максимальном уровне работы уплотнения бетона – трамбованием в 20-е – 30-е годы ХХ в. или вибрированием, желательно под пригрузом – в 50-е – 70-е годы. При этом поры укладки минимальны, и бетон приобретает максимальную плотность, прочность и долговечность. Однако, особо жесткие бетонные смеси с минимальным содержанием воды, для которых этот подход разработан, ушли в прошлое – в связи с неуклонным ростом стоимости энергии и рабочей силы. В 70-е годы за рубежом, в 80-е у нас появились добавки-суперпластификаторы, а в 90-е – гиперпластификаторы, позволяющие работать с подвижными, литыми и даже самоуплотняющимися бетонными и растворными смесями с получением высокой прочности бетонов и растворов. Но – при условии тщательного подбора гранулометрического (зернового) состава заполнителей, иными словами – на минимум двухфракционном (до 4-х-фракционного) крупном заполнителе и минимум 3фракционном (до 6-фракционного) мелком заполнителе. Желательны ещё и микрозаполнители: микрокремнезем, летучие золы, активные и другие минеральные добавки. Сейчас стали говорить и о нанозаполнителях. Должен использоваться цемент, включающий преимущественно фракцию 5 – 30 мкм. При этом в теле бетона/раствора все фракции заполнителей и цемента должны распределяться равномерно, что облегчается применением пластификаторов. Метод подбора состава бетона должен создать для этого условия. Современные методы на Западе основаны на новом принципе минимальной 2 потребной работы уплотнения. Для этого подбирают рациональный зерновой состав заполнителей и цемента, отличный от используемых в методе абсолютных объёмов. Водоцементное отношение (В/Ц) рассматривают как следствие зернового состава твердых компонентов. Такой подход подробно изложен в работе специалиста по физике цемента и бетона Т. Пауэрса «Свойства бетонной смеси» (Т. Powers. The properties of fresh concrete. N.Y. 1967). Её русский перевод отсутствует из-за отрицательного отзыва С. А. Миронова, сохранившегося в архиве «Стройиздата». И всё же наша наука не лыком шита. Вот пример нестандартного подхода. Ещё в 1950 г. И. А. Киреенко опубликовал в Киеве книгу «Проектирование состава бетона без учёта водоцементного отношения», опередив Пауэрса. Один из нас опробовал его метод, испытывая в Киеве в 1962 г. на заводе ЖБК № 1 первые производственные партии высокопрочного портландцемента нынешней марки 550 (старой – 700 с прочностью по нынешнему евростандарту 47,5 МПа), изготовленного при нашем участии на Здолбуновском цемзаводе (Ровенская обл.). Метод по Киреенко требовал по меньшей мере двухфракционного щебня и двухфракционного песка, а также цемента нормированных минералогического и зернового состава, и при соблюдении всех этих минимальных условий для бетонной смеси подвижностью П2 дал результаты лучше метода абсолютных объемов. В Москве известный тогда бетоновед проф. И. М. Френкель, посмотрев полученные данные, сказал: «У нас нет индустрии заполнителей, практически нет фракционированных щебня и песка, да и при сверхзагрузке дробилок по производительности получается слишком много – более 20% лещадных (пластинчатых) зёрен щебня, что для этого метода Киреенко недопустимо. Покамест поэтому он для нас не годится». Так мы попутно узнали непубликуемый производственный секрет: лещадность, как правило, есть следствие не специфической трещиноватости гранита, а перегрузки дробилок питаемым материалом или его некондиции по размерам, то есть результат нерационального режима эксплуатации дробилок. Но СНиП, тогда гарантировавшие предельную лещадность недопустимым по Киреенко и Френкелю уровнем 30%, теперь дошли аж до согласия с уровнем 50%. Такой щебень в развитых странах считают браком и при лещадности выше 20% не берут в дело! А у нас – дефицит щебня. Результат – разрушения зданий, исчерпание несущей способности конструкций. Неправда, что «хрущобы» были рассчитаны на 30 лет службы. Их считали строящимися на столетия! Не получилось – подвели не проектировщики и строители, а исходные материалы, причем не только по форме зерен щебня, но и по ряду других показателей, прежде всего – содержанию опала в песке и отсутствию подбора цемента специально для таких заполнителей. Итак, чтобы внедрять современные методы подбора состава бетона, необходима новая техническая база стройиндустрии. Требуются заводы по производству и крытые склады для хранения сухих фракционированных заполнителей в стройиндустрии, линии их подачи в смесители, а главное – финансы и налоговые льготы на то, что в развитых странах создавалось в течение 50-х – 80-х годов. Перескочить этот этап невозможно! Именно на этой основе появился High Performance Concrete (HPC). Этот термин буквально означает «Бетон усиленной переработки», переводят его на русский язык упрощенно «Высокоэффективный бетон». Основные требования к нему впервые сформулированы в Программе стратегических исследований в области автострад, проводимой Федеральным Управлением Автострад США с 1990 г. Они таковы: 1) В/Ц не более 0,35; 2) морозостойкость, определяемая по динамическому модулю упругости (а не по прочности) – не менее 80% первоначальной величины после 300 циклов замораживания/оттаивания; 3) прочность бетонов – 3 разновидности уровней: особо быстротвердеющие (VES) – не менее 21 МПа через 4 ч после укладки; быстротвердеющие высокопрочные (HES) – не менее 35 МПа через 24 ч; особо прочные (VHS) – не менее 70 МПа через 28 сут. Через 3 года введена новая классификация HPC, уже с требованиями по усадке, ползучести, проницаемости для хлорид-иона и др. Требования по прочности – по 4 типам. Для примера: у HPC прочностью на сжатие 80 МПа через 28 сут остальные нормативные свойства таковы: прочность на изгиб 7 МПа, модуль упругости 40 ГПа, жесткость при изгибе (у нас часто именуется работой разрушения) не более 1 кДж/м2, морозостойкость 90%, глубина карбонизации за 36 сут хранения в атмосфере СО2 2 мм и др. (Для справки: в 1967 г. бетон марки 1000 блоков тоннельной обделки Черкизовского ЖБК на Здолбуновском ПЦ550 Д0 из смеси с В/Ц 0,24, уложенной в вакууме 300 мм рт. ст., при испытании в СО2 через 42 дня показал глубину карбонизации 4 мм – работа С.В. Шестоперова и Э.З. Юдовича, выполненная в ЦНИИСе. Таким образом, HPC – это новый технический уровень стройиндустрии, временами достигавшийся и у нас, но просящийся теперь в широкое внедрение. Именно из этого бетона, как видно из зарубежной технической литературы, в настоящее время производят покрытия автострад, мосты, тоннели, особенно больших диаметров, небоскребы, морские нефтяные платформы (рекорд – высокопрочный самоуплотняющийся бетон для густоармированной железобетонной платформы, расположенной в Атлантическом океане близ Ньюфаундленда объемом 165000 м3). Основная область применения – дороги и высотные дома – должна быть обеспечена «бетоном усиленной переработки» и у нас, с попутным решением целого комплекса проблем, 3 связанного с индустрией заплнителей. Не все они могут быть возложены на бизнес. Многое остаётся властям. Но для этого не только заполнители, – и цемент следует существенно улучшать. Работая в НИИЦементе, вы занимались решением задачи повышения качества цемента и получением высокопрочных цементов. В чем заключаются новые особенности технологии цемента на данном этапе развития и чего ожидать московским строителям? Действительно, группой под руководством проф. И.В. Кравченко, директором НИИЦемента (1962 – 1978 гг.) было создано в СССР промышленное производство высокопрочных цементов нынешних марок 550 – 600 на 10 цемзаводах (из 16 опробованных). В эту группу все эти годы входил один из нас. Указанные цементы отличались по минералогическому составу (содержание алита – 62 – 65%, трехкальциевого алюмината – до 8%), структуре полупродукта – клинкера (средний размер кристаллов алита 20 – 40 мкм) и тонкости помола цемента (удельная поверхность 380 – 420 м2/кг, гранулометрический состав цемента: фракции менее 5 мкм – 10 – 20%, фракции 5 – 30 мкм 55 – 70%). Подробности – в книге И.В. Кравченко, М.Т. Власовой, Б.Э. Юдовича «Высокопрочные и особо быстротвердеюшие портландцементы». М.: 1971. Что делать сегодня, когда требуется быстрое твердение бетона прежде всего? Цементникам следует, как правильно отмечала в Вашем журнале (№ 1, 2007) зам. директора НИИМосстроя В. Ф. Афанасьева, начинать с повышения тонкости помола цемента. В 1971 г. в общем выпуске цемента в ФРГ, Японии и СССР лишь долю цемента, равную 1% общего выпуска, измельчали до уровня удельной поверхности 400 м2/кг, а весь остальной цемент – до 270 – 330 м2/кг. Несмотря на старания НИИЦемента, отраслевой науки в целом и Минстройматериалов СССР, нам до 1991 г. удалось повысить эту долю лишь до 2%, а в ФРГ и Япония её довели соответственно до 70 и 85%. Потом у нас она упала до нуля, и лишь в 2005 г. вновь стала расти. А в обеих упомянутых странах достигла 95 – 100%. Это – большое их достижение прежде всего потому, что оно опиралось на преобразования как в цементной промышленности, так и в стройиндустрии. Ограничимся только энергетической стороной вопроса. Проф. С.В.Шестоперов говорил ещё при создании стройиндустрии у нас (а именно в 1956 г.), что тонкий помол цемента на основе клинкера – гранулированного продукта из обжигаемой во вращающихся печах смеси цементного сырья – молотых известняка, глины и железистого компонента, взятых в примерном весовом соотношении 3 : 1 : 0,025, – позволяет лучше использовать в бетоне заключенную в клинкере химическую энергию, либо повышая прочность бетона, либо снижая расход цемента при той же прочности бетона. Эта точка зрения и сегодня справедлива. Но при этом растут энергозатраты на помол цемента – на 25 – 30%. Притом приходится ограничивать энергозатраты и на обжиг клинкера. Для последнего ещё в 30-е годы появился так называемый полусухой способ, а в 40-е годы – сухой способ производства цемента. В обоих цементное сырьё мелется и перемешивается всухую, а это труднее, чем в присутствии 35 – 40% воды, что характерно для мокрого способа. Зато помол клинкера сухого способа, внедренного за рубежом на 100% в Японии, Германии, Ю.Корее, Швейцарии, странах Скандинавии, на 85 – 95% во Франции, Испании, США, Великобритании, Ирландии и др., идет с затратами энергии, пониженными на 25 – 30%, а расход топлива на обжиг снижается в ещё большей мере – на 40% по сравнению с мокрым способом – воду не надо испарять. Но вот загвоздка: у нас доля сухого способа не более 7% и фактически нет легко измельчаемого клинкера. Почему? Ответ прост: в СССР были построены цемзаводы, работающие по сухому способу, но – по старинке, там не удавалось получать высокопрочные цементы. В среднем прочность была на марку ниже, чем при мокром способе. На Западе этой разницы не наблюдали. Во время перестройки, когда нас начали пускать на цемзаводы за рубежом, т.е. уже в середине 80-х годов стало ясно, что причина этого недостатка сухого способа у нас – грубый помол и плохое перемешивание сырьевой смеси: мы не могли при существующих нормах проектирования доказать, что при сухом способе на подготовку сырья капзатраты должны быть примерно в 4 раза больше, чем при мокром. Поэтому грубомолотое сырьё приходилось пережигать, и энергозатраты на обжиг оказывались выше ожидаемых, а клинкер такого сухого способа трудно мололся. Теперь и в России, как во всем мире, будут строиться цемзаводы только по сухому способу с нормальной подготовкой сырья по западным стандартам. Но до 15 – 20% долю тонкомолотых цементов, не дожидаясь новостроек, придётся доводить по более важной для строителей и всей страны причине. Эта причина – массовый недожог клинкера. Опишите, пожалуйста, фазы в клинкере, которые наблюдаются при недожоге. Чтобы пояснить, что такое «недожог», придётся сделать отступление в сторону химии цемента. За последние 30 лет она существенно продвинулась вперёд и можно с гордостью сказать: вклад в это отечественной отраслевой науки был очень значимым, несмотря на полное лишение её госфинансирования в 1994 г. и утрату собственной приборной базы. В 1978 г. в НИИЦементе З. Б. 4 Энтин и один из нас с сотрудниками установили, что основная фаза цемента – алит (трехкальциевый силикат), по принятой в химии цемента сокращенной нотации С3S (C=CaO, S=SiO2) реально получается в печах не по записанной в учебниках схеме, когда известь С реагирует с белитом (двухкальциевым силикатом, С2S): С + С2S С3S (1), а по модели-схеме со следующими 4-мя попарно сопряженными реакциями, идущими в клинкерном расплаве в зоне спекания вращающейся печи при температуре 1300 – 1500 С: С2S + C3A C3S + C12A7 (2); C12A7 + C C3A (3); первая пара реакций; C2S + C4AF C3S + C12A7 + C2F + CF (4); C12A7 + C2F + CF + C C4AF (5); вторая пара реакций. Здесь А=Al2O3, F=Fe2O3, знак означает обратимость реакций (численные коэффициенты при фазах в формулах не показаны). Конечный итог этой модели тот же, что реакции (1). Но согласно ей, по реакции (2) алит (С3S) получается при взаимодействии белита с трехкальциевым алюминатом (С3А), а по реакции (4) – с четырехкальциевым алюмоферритом (С4AF). Возникающие промежуточные фазы С12А7 по реакции (3) и аналогичный С12А7 вместе с ферритами кальция С2F и CF по реакции (5) находят в расплаве растворенную известь С и, взаимодействуя с ней, образуют соответственно С3А и С4AF. Последние снова расходуются по реакциям (2) и (4). Примерно по этой модели идёт процесс в промышленных печах. Что нового следует из этой модели? Более 100 лет известно, что в цементе из нормально обожженного клинкера присутствуют обычно лишь 4 минерала (фазы): С3S, C2S, C3A и C4AF. Первые два из них образуют после взаимодействия с водой гидросиликаты кальция – основной носитель прочности цемента и бетона, обеспечивающие и нормальные сроки схватывания. При этом вклад С2S в прочность цемента и бетона в ранние сроки (1 – 7 сут) мал, основную роль играет алит – С3S. Две другие фазы – С3А и С4AF – имеют меньшее значение, хотя С3A вносит вклад в раннюю прочность цемента и бетона, а С4AF – в его стойкость против воздействия природных вод на бетон и радиационную стойкость. Это есть в учебниках. Новое – тот факт, что при недожоге или пережоге клинкера в нём образуются и после помола попадают в цемент не только известная всем уже около 200 лет свободная известь (С = СаО), но и промежуточные фазы-маргиналы С12А7, С2F и СF. А они вместе с примесными фазами реагируют с водой затворения бетона совсем иначе, чем давно известные 4 фазы-основа. Продукты этих реакций существенно снижают прочность и особенно долговечность бетона. Отметим, что хотя приведенная модель-схема известна уже почти 30 лет, она не попала в учебники, и только после её полного одобрения в 1997 г. на 10-м Международном конгрессе по химии цемента в Гётеборге (Швеция) она войдет в один из российских учебников по технологии строительных материалов, выходящий в 2008 г. Главной особенностью фаз-маргиналов и продуктов их взаимодействия с водой является их электростатическая неравновесность. А именно: фаза С12А7 содержит около 1% избыточного кислорода (Дж. Дживартнам, Индия, 1991) и несет отрицательный заряд, передающийся гидрогелю АlO(OH), который наряду с Са(ОH)2 является основным продуктом её взаимодействия с водой. Ферриты С2F и СF фактически ещё в печи взаимодействуют со свободной известью. Образующийся при этом твердый раствор (сплав) состава от С3F до C18,5F, отдав в печи кислород фазе С12А7, сам заряжается положительно за счет перехода содержащегося в нём трехвалентного железа Fe(III) в двухвалентное Fe(II), что в сокращённой нотации выражают так: F→f (Fe2O3→FeO). Этот последний факт установлен в 2007 г. в НИИЖБе И. В. Зверевым при нашем участии. А недостаток кислорода, как показали Л. С. Коган (СССР, Гипроцемент, 1958) и А. К. Чаттерджи с сотр. (Индия, 1964), замедляет взаимодействие с водой не только тех конкретных фаз, где он обнаружен, но и цемента в целом. Таким образом, цемент из недожженного клинкера проявляет себя в бетоне отрицательно. Следует отметить, что имеющиеся у цементных заводов средства контроля качества клинкера, как правило, слишком поздно реагируют на явления недожога в продукции. Причина в том, что твердый раствор (СnFmfp)ss, cодержащий Fe(II), сплавляясь со свободной известью, резко снижает реакционную способность по крайней мере части последней. Такая свободная известь у операторов вращающихся печей носит название «скрытой», поскольку она не обнаруживается посредством микрохимической реакции К. Уайта (известна с 1904 г. и заключается во взаимодействии измельченного в ступке клинкера с примесью СаОсв с нитробензолом с образованием игольчатых кристаллов фенолятов кальция) и не реагирует с глицерином в среде этанола (продукт реакции – глицерат кальция – титруют по методу ГОСТ 5382, предложенному Ж. Гей-Люссаком в 1821 г.). Отсутствие новых аналитических методов определения содержания в клинкере СаОсв с примесью FeO увеличивает вероятность выпуска цемзаводами некондиционной по недожогу продукции. 5 Каковы внешние признаки недожога в цементе из недожженного клинкера? Их немало. Во-первых, присутствующий в цементе из недожженного клинкера С12А7, характеризующийся в чистом виде мгновенным схватыванием. Поэтому наличие в цементе всего 1 – 2% С12А7 приводит к быстрой потере удобоукладываемости бетонной смеси (это так называемое алюминатное ложное схватывание. Бывает ещё и гипсовое ложное схватывание, вызванное дегидратацией двуводного гипса, вводимого в состав цемента, при совместном помоле либо со слишком горячим клинкером, либо в плохо вентилируемой мельнице из-за перегрева в ней цемента. Различить эти виды ложного схватывания нетрудно. При алюминатном цементное тесто сильно греется, при гипсовом – нет). За 10 – 15 минут транспортировки от смесителя до места укладки осадка конуса снижается, например, от 18 до 5 – 7 см и может вызывать необходимость добавления воды «на глазок» с понятными нежелательными последствиями. Ситуация для монолитного бетонирования с применением товарной бетонной смеси ещё много хуже – воду приходится добавлять во время движения миксера несколько раз. Последствия очевидны. Во-вторых, твердый раствор (СnFmfp)ss, cодержащий Fe(II), и сами свободные электроны в цементе придают ему коричневатый оттенок, подобно тому как печень млекопитающих тоже коричневого цвета из-за присутствующих в ней свободных электронов. Тут надо иметь набор проб цементов в лаборатории завода или стройки. По контрасту с хорошими цементами, имеющимися в «музее цементных проб», под часовым стеклом коричневый оттенок всегда виден. Если он обнаружен, а цемент уже идет в дело, следует, не ожидая результатов подбора состава бетона, увеличивать расход цемента – ведь фаза (СnFmfp)ss резко замедляет набор прочности бетона как при пропаривании, так и при естественном твердении. Это особенно вредно при низкой влажности среды в камере или в атмосфере, когда в бетоне из-за замедления гидратации цемента в присутствии указанной фазы долго существует свободная, легко испаряемая вода. В-третьих, упомянутый гель AlO(OH) – продукт гидратации С12А7, частично или полностью замещающего С3А в недожженном клинкере и цементе на его основе – плотная масса, «гелевая система», в которую «опущены» многие частицы цемента и куда при твердении бетона не проходит крупный ион SO42-, т.е. этот гель не реагирует с гипсом, входящим в состав цемента, и сохраняется в бетоне долгие годы, образуя неморозостойкие, обводненные участки с высокой усадкой и ползучестью. При пропаривании с короткой выдержкой и быстрым подъемом температуры этот гель из-за высокой обводнённости темнее окружающей нормальной структуры бетона. Поэтому для недожога характерны «темные области» на поверхности бетона. Они не смываются растворителями, в отличие от пятен смазки. Часто при этом поверхность вспучивается и образует трещины с характерными выпуклыми краями, «возвышающимися» над окружающей поверхнстью бетона. В противоположность этому продукты гидратации обычного С3А (гидроалюминаты кальция) реагируют с гипсом и при разумном количестве последнего полностью связывают гипс в течение первых суток естественного твердения, а при пропаривании – за 4 – 6 ч, и в форме гидросульфоалюминатов кальция С3А и гипс вносят свой совместный вклад в раннюю прочность и последующую морозостойкость бетона. Имеются ли признаки недожога клинкера, из которого получен цемент, в затвердевшем бетоне? Да, прогресс химии и физики бетона позволяет при наличии трещин и других повреждений бетона определить, был ли недожог клинкера их главной причиной. Это осуществляют с помощью рентгенофазового анализа по методу Ритвельда или его аналога, разработанного в НИИЖБе и в институтах РАН. Для этого достаточно установить, имеются ли среди продуктов гидратации цемента те, что получаются из фаз-маргиналов, а среди остатков негидратированных фаз – сами фазымаргиналы. Как правило, такой анализ вполне возможен при наличии современного рентгеновского дифрактометра, сопряженного с компьютером, снабженным соответствующей программой. Начальники лабораторий цемзаводов на их всероссийском совещании в 2005 г. были нами об этом предупреждены. Следует отметить, что среди них и технологов цемзаводов есть высококвалифицированные специалисты и очень способные люди, могущие справиться при верно взятом направлении с любыми трудностями. Об этом свидетельствует, в частности, пример начальника техотдела Себряковского цемзавода В. А. Чурюмова. Он первым в истории совместно с И. А. Прозоровым (НИИЦемент) изучил при помощи компьютера статистические зависимости между 18 производственными параметрами и 12 показателями строительно-технческих свойств цемента и обнаружил (1973 г.) неожиданные связи между, казалось бы, далекими факторами. Так, прочность цемента/бетона после пропаривания оказалась явно зависимой от содержания оксида железа в глине, входящей в состав сырьевой смеси, подаваемой в печи на обжиг. Кстати, будучи астрономом-любителем, В. А. Чурюмов вместе с другим любителем, Герасименко, открыл и зарегистрировал новую комету, по удивительному стечению 6 обстоятельств выбранную Международным астрономическим союзом для посещения в 2012 г. космическим зондом, запущенным к ней в 2006 г. странами ЕС. Такие примеры позволяют верить, что уж с недожогом отечественные цементники в перспективе справятся. Чем особо опасен недожог клинкера в бетоне? Обе долговременно существующие в бетоне из цемента на основе недожженного клннкера неравновесные фазы – гель AlO(OH) и твердый раствор (СnFmfp)ss, заряженные соответственно отрицательно и положительно, образуют полюса электрических цепей автомикроэлектротоков, порождаемых гидратацией недожженного цемента и в течение длительного времени циркулирующих в изготовленном из него бетоне. Именно этим обусловлено наблюдаемое многими ржавление металлических форм и опалубки, несмотря на высокий уровень рН среды – 12,7 для низкощелочных и до 13,3 у особо высокощелочных цементов (при котором, как принято считать в общей химии, коррозия железа невозможна), а также ржавление металлической арматуры. По сообщению специалистов РИЛЕМ (Международного объединения лабораторий в области строительных материалов) на семинаре в Москве в 2006 г., в странах ЕС с 90-х годов цинкуется в среднем до 18% стальной арматуры в железобетонных изделиях и конструкциях, в том числе до 100% – в железобетонных шпалах, опорах ЛЭП и контактных сетей. Основную причину ржавления эти специалисты назвать не могли, хотя понимают, что блуждающие токи тому способствуют. С другой стороны, по их данным, ржавление арматуры в изделиях и конструкциях проявляется в меньшей степени при естественном твердении и климатизации (тепловой обработке с температурой прогрева 30 – 45 С при относительной влажности среды более 95%), чем в пропаренных железобетонных элементах, прошедших прогрев с температурой 60 – 95 С, и в тем большей степени, чем ниже относительная влажность в камерах. Заметим, что упомянутые, длительно проявляющиеся автомикроэлектротоки, видимо, не следует путать со всплесками микроэлектротоков, временами возникающих и быстро исчезающих в цементном камне. Впервые обнаруженные в 70-х годах проф. А. В. Нехорошевым, они в настоящее время подробно изучены М. С. Гаркави (Магнитогорск), который связывает с их проявлениями перестройки структуры бетонных смесей, с которыми полезно согласовывать сроки оказания на бетонную смесь технологических воздействий. Кроме того, следует обратить внимание, что зарубежные производители смазок для форм и опалубки, начиная с 80-х годов, вводят в свои продукты антикоррозионные компоненты, в связи с чем стоимость смазок возросла за прошедшее время на порядок. Теперь становятся более ясными причины полной потери несущей способности многих пропаренных изделий и конструкций, обнаруженной в 1976 г. М. Силлой (ФРГ). Резонанс этой работы был так велик, что привел к массовой и полной замене, начиная с конца 70-х и в течение 80-х – 90-х годов, в стройиндустрии Западной Европы и США пропаривания и пропарочных камер на климатизацию в камерах-стеллажах, подобных используемым в настоящее время в Москве ДСК-2, и на стендах, подобных применяемым в Москве фирмой «Парастек» (Финляндия) и заводом ЖБК № 17. Для этого потребовались крупнейшие в истории западной стройиндустрии капзатраты на увеличение площадей и перестройку формовочных цехов предприятий. И они предстоят отечественной стройиндустрии, только в более быстром темпе. Дело в том, что первый вопрос, задаваемый нашим специалистам за границей, когда перестают связывать правила этикета, прост: «Вам известно, что пропаривание снижает морозостойкость бетона?». Ответ вынужденный – да. Тогда второй вопрос: «Почему в Вашей стране, 95% площади которой занимает зона с зимним сезоном со средней температурой января ниже нуля, пропаривают более 80% бетона?» (сейчас эта доля ниже и продолжает снижаться). И приходится ссылаться на трудную историю отрасли, которую и дома мы стали забывать. Ведь в начале 50-х годов у нас не было балок пролетом более 12 м, мостовых кранов грузоподъёмностью более 5 т, вибростолов на больший тоннаж, чем этот. Металл для форм приходилось выбивать буквально через руководство страны. Не было теплоизоляционных материалов. Поэтому пришлось строить именно малые ямные камеры. Фактически этим мы были обречены на высокотемпературное пропаривание, чтобы строить больше жилья. Чтобы не продолжать жить в бараках. И какое это было благо, когда стройиндустрия наша в 60-е годы стала устойчиво работать! Но теперь нам пора включаться в мировой прогресс. Чтобы гарантировать срок службы не менее 50 лет для железобетонных конструкций и изделий, как в Евростандарте № 206, надо помнить, что пропаренный бетон не может ему соответствовать по определению. Необходимо создать производственные условия для внедрения подобного стандарта, с климатизацией бетона, с многофракционными заполнителями, с подбором состава бетона по Киреенко – Пауэрсу, и, наконец, с тонкомолотыми цементами. 7 Как бороться с недожогом, прежде всего самим цементникам? Ниже даны конкретные ответы на вопросы: когда в развитых странах появился недожог клинкера и как с ним справились. Этих сведений нет в литературе, они почерпнуты из практики нашей работы на рабочих местах в зарубежных странах. В 1973 г., во время нефтяного кризиса и резкого прироста цены углеводородов там началась повсеместная экономия топлива на обжиг клинкера и даже возврат от газа и мазута к углю, снижающему по сравнению с беззольным топливом прочность цемента на класс. Это не коснулось только соцстран, не зависящих от ближневосточной нефти. Начался массовый недожог клинкера и появились в цементе фазы-маргиналы. Началось ржавление арматуры и замеченное Силлой падение несущей способности пропаренных изделий и конструкций. Стали пробовать меры противодействия – сначала в цементной промышленности: регулирование фазового состава клинкера, рост содержания гипса в цементе, тонкости помола, стали пробовать новые комплексные (7 – 12 компонентов) химические добавки к цементу и бетону. Выяснилось, что: а) соотношение С3А/С4AF в клинкере и цементе следует поддерживать, если возможно, близким к 1; это облегчает спекание и повышает прочность; морозостойкость и сульфатостойкость бетона при этом не страдают, вопреки старым работам Р. Богга (США, 1946–8 гг.) и стандартам на сульфатостойкие цементы. От недожога эти свойства портятся гораздо сильнее, чем от роста содержания С3А от 5%, допущенных Боггом, до 10 – 12% при содержании С4AF 10 – 12% в присутствии повышенной дозировки гипса в цементе (3,5 – 4,5% в пересчете на SO3) и тонкого помола; б) тонкость помола следует повышать, причем для цементов, содержащих примесь R2O = Na2O + 0,658K2O – менее 1% – до удельной поверхности 400 – 450 м2/кг, а при большем количестве этой примеси – до 550 – 700 м2/кг; в) необходимы мероприятия по улучшению спекания цементных сырьевых смесей без прироста расхода топлива, поскольку такие возможности есть; г) новые добавки в цемент и бетон, ликвидирующие соответственно причины и последствия недожога. Для борьбы с недожогом без повышения расхода топлива в цементную сырьевую смесь вводят добавки-минерализаторы и промоторы минералообразования. В 30-х годах в качестве первых использовали плавиковый шпат (СаF2). После того, как в самом начале 80-х годов ХХ в. фтор перестал служить в форме газа UF6 в качестве среды для разделения на центрифугах изотопов урана в атомной промышленности, плавиковый шпат вновь стал доступен цементникам. В нашей стране его месторождения есть в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Первым цемзаводом, справившимся с немалыми хлопотами по его применению, стал Ангарский цемзавод под Иркутском в 80-х годах. В настоящее время уже 5 цемзаводов России используют его для предотвращения недожога. С этой же целью при повышении качества цемента нами в производственных условиях на трех цементных заводах опробован за последние годы новый технологический приём, заключающийся во введении на цементном заводе в сырьевую смесь дополнительного ингредиента – промотора минералообразования. В отличие от известных добавок-минерализаторов, тоже ускоряющих клинкерообразование, промотор не вызывает образования новых кликерных минералов, влияние которых приходится потом устранять. Промотор работает на всем протяжении вращающейся печи, но особенно – в зоне спекания клинкера. Главная его задача – существенно ускорить образование и кристаллизацию алита из клинкерного расплава. При разумном проведении этого приёма теплота кристаллизации алита существенно разогревает материал в печи и позволяет на фоне роста производительности печи повысить содержание алита в промотированном клинкере – до рекордного уровня 78 – 83% при сохранении особо мелкой кристаллизации алита и его весьма быстрой гидратации. Промотированный клинкер вдвое легче размалывается, поэтому при помоле до удельной поверхности 400 м2/кг не растет расход электроэнергии по сравнению с обычным цементом. Ранняя прочность промотированного цемента из этого клинкера при прочих равных условиях повышается в 2 – 3 раза вплоть до полного отказа от тепловой обработки бетона. Особая черта этого цемента – продукты его гидратации не подвержены карбонизации по причине очень малого содержания в промотированном алите посторонних примесей: они при его кристаллизации из расплава оттесняются в фазы, впоследствии медленно гидратирующиеся, и поэтому не чувствуются в бетоне. Это резко улучшает качество и повышает долговечность получаемых на основе промотированного цемента бетонов, прежде всего – ячеистых, особенно неавтоклавного пенобетона – ведь больше половины его усадочных деформаций связаны с карбонизацией. При этом особенно важно для предмета настоящей статьи: промотирование настолько ускоряет протекание реакций (2 – 5), описанных выше, что фазы-маргиналы С12А7, С2F и CF содержатся в обжигаемом материале короткое время и быстро исчезают. Регулируя содержание промотора в сырьевой смеси прямо с пульта управления печью, оператор, применяя промотор в качестве «второго топлива», полностью избегает недожога. 8 Каковы меры, приняты в стройиндустрии развитых стран, чтобы избежать последствий недожога клинкера? Для борьбы с недожогом пришлось вносить изменения во многие технологии бетона. В массовом масштабе отказываться от жестких смесей, теряющих удобоукладываемость за 10 – 30 мин. Усиливать энергонапряженность рабочего объёма смесителей, чтобы пытаться разрушить гелевые системы, а для этого использовать двухвальные смесители с горизонтальными валами, успешно действующие в химической промышленности как мешалки-реакторы, и подавать туда химдобавки. Отказаться от механических вибростолов, не позволяющих иметь амплитуду более 0,5 мм, поскольку из опыта известно, что гелевые системы даже в присутствии суперпластификатора они не разрушают. Разработать пневматические вибраторы или вибростолы с частотой 6000 мин-1 и более, работающие при немыслимой для механических вибростолов амплитуде колебаний около 1 мм и более. Отказаться от пропаривания, усугубляющего коррозию арматуры. Перейти на подвижные и литые смеси в сочетании с кстати созданными супер- и гиперпластификаторами и на климатизацию в стеллажных камерах и на длинных стендах. Всё это помогло справиться с недостатками от постоянного присутствия недожога в клинкере там, где цементники покамест не в силах его устранить. Теперь посмотрим – почему это помогло? Высокие значения В/Ц разжижают гелевые системы и облегчают их взаимодействие с гипсом при твердении бетона. Тонкий помол цемента помогает, сближая в бетонной смеси фазы-полюса автохимэлектротоков и ускоряя разложение фаз-полюсов под влиянием облегчающегося выхода гидролитической извести из алита и ускорения растворения гипса в жидкой фазе бетонной смеси. Этим ускоряется и переход f → F в фазе (СnFmfp)ss и её связывание (с разлагаемым химдобавками гелем AlO(OH) и ионами SO42- из гипса и Ca2+ из гидролитической извести Са(ОН)2, выделяемой алитом) в железосодержащий трисульфат – аналог гидросульфоалюмината кальция, известного под именем «эттрингит». Интенсивное перемешивание облегчает все эти гетерогенные процессы, как это происходит в мешалках-реакторах химической промышленности. Безусловную пользу должны приносить быстроходные смесители для цементного теста, установленные перед основным смесителем, т. е. двухстадийное приготовление бетонной смеси. Давно (с 1958 г.) известно, что оно полезно при ложном схватывании и других недостатках цемента. Теперь о химических добавках, вводимых в состав бетона для ликвидации последствий недожога клинкера. В связи с изложенным их уместно называть «антигелями». Специализирующиеся на них зарубежные фирмы разработали такие добавки (их составы по сей день засекречены) методом проб и ошибок, затратив колоссальные финансовые средства и человекочасы. Нам вместе с В.В.Федуновым (ООО СМЦ «Атлант») удалось это сделать на научной основе, зная приведенные выше особенности фазового состава цементов, полученных из недожженного клинкера. Всего пришлось затратить около 5 лет. Задача антигелей – ввести обе примесные фазы AlO(OH) и (СnFmfp)ss – в нормальный режим гидратации цемента и твердения бетона. Состав разработанной комплексной добавки, названной нами «добавка, ускоряющая твердение бетона (Д-2)» по ТУ 5743-001-96438586-07, успешно опробован на двух заводах ЖБК в 2007 г. и работал именно так, как требовалось. Порошкообразная Д-2, вводимая в количестве до 3% массы цемента (Ц), устраняет первичные гелеобразные новообразования. В то же время Д-2 не изменяла сохраняемости удобообрабатываемости бетонной смеси по сравнению с нормальным цементом, но существенно удлиняла срок сохраняемости смеси на основе цемента из недожженного клинкера. Она значительно ускоряет и его твердение и повышает прочность бетона (табл. 1), причем как в ранние, так и в поздние сроки твердения. Таблица 1. Характеристики бетона с антигелем Д-2 после ТВО (цемент – Ц, песок – П, щебень – Щ, вода – В, добавки – Д) Прочность при сжатии после ТВО Содержа- В/Ц с СодерСостав бетона, кг/м при температуре прогрева 40 – 45 С, ние су- учётом Темпе жание МПа, через хого добавок -ратура вовлевещества срок Режим Ц П Щ В бет. чендобавок, сохраняесмеси, ного 1 7 14 28 Д, мости 6 ч3) 8 ч3) 12 ч3) ПЦ С воздусут сут сут сут Мкр 5-20 500 15 С % массы подвижха, % 2,5 мм цемента ности, мин Д0 3 1 2 3 4 5 6 контро0,6+ 510 610 1090 210 льный 0,0021) новый 505 653 1079 153 32) 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 0,43/45 20 3,4 – – 8 25 42 48 59 0,30/70 22 3,2 8 15 23 41 52 57 62 9 Примечания: 1 – суперпластификатор С-3 и воздухововлекающая добавка СНВ; 2 – Д-2; 3 – через 40 мин после выемки из камеры ТВО. Чем выше степень недожога, тем значительнее прирост прочности бетона с добавкой Д-2. Она повышает также морозостойкость и водонепроницаемость, по крайней мере на одну ступень по сравнению с бетоном без добавки. При этом качество бетона на нормальном цементе в присутствии Д-2 также повышается. Иначе говоря, Д-2 полностью безопасна и может вводиться как в цемент или сухие строительные смеси (но для этого степень её собственной гидрофобизации следует повышать), так и в бетонные смеси, в том числе товарные (для последних её дозировку следует подбирать в зависимости от необходимого времени транспортирования и укладки). В последнем случае возможно и введение Д-2 в миксер на месте бетонирования, или – в более квалифицированном варианте – в порцию бетонной смеси, отгруженную из миксера в небольшой местный смеситель и возвращенную назад для 1 – 2минутного «домешивания» непосредственно перед укладкой. Особенно важен последний вариант для ликвидации уже имеющегося у цемента ложного схватывания, чтобы избежать долива воды на месте укладки. Здесь стоит заметить, что суперпластификатор-компонент в составе Д-2 примерно вдвое эффективнее аналогичного, введенного отдельно, по той причине, что Д-2 устраняет гелевые фазы в бетонной смеси на основе цемента из недожженного клинкера, абсорбирующие пластификатор и существенно снижающие его влияние на подвижность бетонной смеси. Наконец, интенсивное перемешивание дополнительно повышает эффективность действия Д-2 и прочность бетона на цементах из недожженных клинкеров. Для моделирования в лабораторных условиях новых производственных смесителей нами создан смеситель лабораторный принудительного действия планетарного типа (СМ ЛПП-1) со следующими характеристиками: объем замеса с гарантированным усреднением 10 – 60 л, мощность привода 1,1 кВт, частота вращения основного вала 22 мин-1, планетарного вала 50 мин-1, высота и диаметр чаши от 0,3/0,8 м, степень овализации чаши → 0, зазор между чашей и крайней лопастью ≤ 1 мм, разгрузка донная с высокоточным уплотнением люка, интервал удобоукладываемости смесей от Ж1 до П5, освобождение от замеса – полное (не требует ручной зачистки), занимаемая площадь 1 м2 (привод под чашей). Каковы тенденции развития цементной промышленности и как они повлияют на развитие строительного комплекса России? Киотский Протокол, к которому присоединилась Россия, предусматривает в период 2008 – 2012 гг. снижение объема выбросов в атмосферу парниковых газов, важнейшим компонентом которых является СО2, выделяемый клинкерообжигательными печами в результате разложения известняка при обжиге цементной сырьевой смеси. Подсчитано, что мировая цементная промышленность ответственна по крайней мере за 1% СО2 в общем объёме антропогенной эмиссии этого газа. Следовательно, необходимо снижать долю клинкера в цементе. Скорее всего, в течение уже следующего десятилетия строителям придётся примириться с резким сокращением, в перспективе – до нуля доли чисто клинкерного цемента (ПЦ500 Д0) в его общем выпуске. Это пропорционально снизит выбросы СО2. Как избежать повышения при этом расхода цемента в бетонах? Выход известен – развитие производства шлакопортландцемента и пуццолановых цементов улучшенного качества, а также цементов низкой водопотребности (ЦНВ). Важно знать, что цементникам известны недостатки старых цементов первых двух видов – пониженная скорость нарастания прочности, особенно при низкотемпературной тепловлажностной обработке, длительные её сроки, пониженная морозостойкость и повышенная усадка бетонов на их основе. Известно цементникам и то, как эти недостатки свести к минимуму при изготовлении таких цементов или избежать их. Для шлакопортландцемента это – раздельный помол клинкерной и шлаковой составляющей, последнюю лучше молоть в валковых мельницах. Пока у цементников России их нет. Но они позволяют избежать прироста расхода электроэнергии на измельчение особо твердых шлаков, поскольку КПД их близок к 1. Для пуццолановых цементов выход состоит в применении новых клинкеров, включающих гипералит состава С3,5–3,8S и не содержащих С3А. Гипералит гидратируется за 1 – 7 сут, а пуццолановая реакция с 40% опоки или трепела заканчивается вместо 10 – 15 лет у обычных пуццолановых цементов всего за 1 месяц. Поэтому бетоны на таких цементах, по данным НИИЖБ (Н. К. Розенталя и М. Г. Булгаковой), безусадочны, морозостойки и могут использоваться в качестве цементов общестроительного назначения. Менее знакомы строителям особенности бетонных работ с многокомпонентными цементами. Они известны с 30-х годов прошлого века, но ныне забыты. Необходимо учиться эффективно применять такие цементы. А именно – следует учитывать, что по сравнению с приготавливаемой на портландцементе бетонная смесь на этих цементах лучше реагирует на увеличение длительности перемешивания, на использование горячей воды для затворения в зимний и даже летний сезоны, менее 10 чувствительна к наличию застойных зон в бетоносмесителе, менее склонна к налипанию на лопасти, а также на стенки бункеров и форм, на опалубку, менее чувствительна к качеству смазки форм и опалубки, легче укладывается и формуется при обязательном рациональном соотношении крупного и мелкого заполнителей, подобранного с учетом несколько меньшего выхода теста по сравнению с портландцементом (за исключением применения в качестве добавок осадочных пуццолан – опоки, трепела, диатомита, а также микрокремнезёма), лучше разжижается при экономной по энергозатратам низкочастотной вибрации (200 – 1200 кол/мин с повышенной амплитудой), теперь широко распространённой в Европе, менее склонна к выделению через неплотности форм и опалубки цементного раствора, особенно при использовании в качестве добавки ныне допускаемого тонкомолотого известняка. В то же время бетонная смесь на многокомпонентных (композиционных) цементах более склонна к расслаиванию при падении с высоты 1 м и более, особенно при добавках около 20 и более % шлака и известняка, нуждается в укладке через вибролотки, требует более тщательного соблюдения времени виброуплотнения, большей частоты расположения глубинных вибраторов (в ней легче гаснут колебания), центровки вибростолов (меньшего разброса амплитуд вибрирования), более тщательного наблюдения за укладкой и уплотнением бетона в торцах изделий, особенно с отпускаемой на бетон преднапряженной арматурой и большей опорной площади анкеров для последней, большего увлажнения пара в камерах и более быстрого прохождения во время ТВО (при нагревании и охлаждении в равной мере) интервала температур интенсивной сушки бетона изделий (45 – 60oC) – по сравнению с портландцементом. Поскольку всё это приводит к значительной экономии денежных средств, изложенному следует обучать потребителей цемента, а не просто повторять: «чисто клинкерных цементов в Москве не будет». Тут требуется консенсус производителей и потребителей цемента по поводу перспектив применения цементов со всё повышающимся количеством минеральных добавок. К этому необходимо готовиться заранее. Наиболее эффективными из цементов с большим содержанием минеральных добавок (до 50 – 70%) и при этом аналогичными по прочности портландцементу без добавок являются цементы низкой водопотребности (ЦНВ), производство которых впервые в мире было организовано в нашей стране в 1989 – 90 гг. на 5 цемзаводах при общем объёме выпуска более 1,5 млн. т под наименованием «вяжущие низкой водопотребности» (ВНВ). Расскажите об основных отличиях ЦНВ от обычного цемента и какие требования предъявляются для его изготовления? ЦНВ – продукт соизмельчения портландцементного клинкера или портландцемента с минеральной добавкой и сухим пластификатором-модификатором, в частности, на основе нафталинсульфонатов, взаимодействующим с клинкером при помоле. Цементы, включающие механохемосорбированный в поверхностном слое частиц суперпластификатор, имеют гидравлическую активность в стандартных растворах при прочих равных условиях примерно на три марки (два–три класса) выше, чем у контрольного цемента без суперпластификатора (аналогичные результаты получены и в бетонах). Основа их действия – вклеивание органики в предгидраты – продукты гидратации цемента влагой воздуха в процессе помола (Труды НИИцемента, вып. 104, 1992, 294 с.). Химические реакции начинаются в период потери в процессе помола механической устойчивости поверхностных слоёв частиц цемента и модификатора и, следовательно, движения дислокаций в них, формирующего свободные валентности в количестве, соответствующем предплавлению поверхностных слоёв реагентов, что и отличает клеевое соединение от прививки. Это состояние, как подтвердилось на практике, соответствует удельной поверхности Sу цемента не ниже 400 м2/кг. Водопотребность гидратов, наследующих структуру и состав предгидратов, в которые вклеены водопонижающие молекулы, ниже нормальной примерно на 15–20%, а больший по сравнению с этой величиной прирост прочности ЦНВ обусловлен тем, что включение органики сопровождается приростом общей концентрации примесей во всех новообразованиях цемента при его взаимодействии с водой. Это обеспечивает наблюдаемую под электронным микроскопом «монолитизацию», т.е. срастание новообразований всех типов в составе ЦНВ-камня. Этим обеспечивается также срастание гидравлита (продукта пуццолановой реакции) с основной массой цементного камня и, следовательно, достижение высокой прочности ЦНВ с высокой концентрацией активных минеральных добавок в короткие сроки твердения. Так, ЦНВ с 40% доменного гранулированного шлака (ДГШ) характеризуется прочностью в 1-суточном возрасте в стандартных растворах 30–35 МПа и после ТВО по стандартному режиму (2+3+6[80 С]+2ч) – 40 МПа и 28-суточной прочностью до 80 МПа, чего в присутствии ДГШ пока не удалось получить иным путём. Максимальный уровень прочности чистоклинкерного ЦНВ при нормальном твердении в стандартных растворах нормальной консистенции на сегодня – 130 МПа, что, кстати, соответствует максимальной нормативной прочности, предусмотренной для бетона 11 максимального класса В115 по прочности на сжатие согласно евростандарту 206. Морозостойкость такого бетона – более 1200 циклов замораживания/оттаивания; усадка, ползучесть и проницаемость – на уровне HPC. При повышенном содержании в ЦНВ минеральных добавок эти показатели снижаются, но остаются на высоком уровне. Так, морозостойкость бетонов на ЦНВ с 40 – 60% шлака – в пределах 600 – 300 циклов соответственно при расходе ЦНВ 350 кг/м3 и классах бетона В50 – В35. Это, за исключением превосходства по морозостойкости, в остальном соответствует бетонам на ПЦ550 Д0 при тех же расходах цемента. Таким образом, ЦНВ является перспективным решением в смысле снижения эмиссии СО2 в атмосферу для цементной промышленности в целом. Наконец, ЦНВ – «вечный» цемент: он вовсе не теряет активности при хранении: в силосах – до 10 лет, в таре – до 12 лет, причем не снижается даже 1-суточная прочность. Он наиболее пригоден для завоза на северные и приравненные к ним территории. Но – как всегда – имеются ограничивающие факторы, а именно: 1)ЦНВ можно производить лишь при содержании в клинкере не более 0,8% R2O; 2) недожог клинкера недопустим, он препятствует нормальному ходу наклеивания органики на частицы цемента в процессе соизмельчения клинкера и модификатора; 3) для применения ЦНВ в стройиндустрии требуется низкая пустотность смеси заполнителей, поскольку низкая нормальная густота ЦНВ (19 – 21%) снижает выход цементного теста. Поэтому на монофракционных песке и щебне, да в низкомарочных бетонах применение ЦНВ требует использования дополнительных мер – хотя бы введения второго, мелкого песка, отсевок щебня, каменной муки и т.п. местных материалов, а без творческого подхода – неэффективно. В принципе ЦНВ – техническое решение для продвинутых предприятий как цементной, так и строительной промышленности. Что ваша группа считает наиболее важным из изложенного выше? Главная задача данного сообщения – обратить внимание научной общественности и властей разных уровней на явление недожога клинкера, приобретающего всё большее распространение. Его опасность нельзя недооценивать. С ним необходимо бороться – как цементникам при помощи минерализаторов и промоторов, так и бетонщикам при помощи химических добавок-нейтрализаторов. Вторая задача – показать, что без создания индустрии заполнителей и повышения качества цемента нельзя повысить капитальность и долговечность зданий и сооружений. Существует угроза чисто формального, бумажного внедрения евростандарта 206 на бетон, что в отечественных условиях стало бы опасной профанацией. Третья задача – доказать, что отраслевая наука в стране существует не только для малых дел, но сохраняет способность не отставать от мирового уровня в решении глобальных проблем, таких как недожог. Так, отечественная химическая добавка-нейтрализатор для бетона появилась почти сразу же после того, как была осознана актуальность проблемы недожога. А по некоторым направлениям – в области промоторов минералообразования, ЦНВ и морозостойкого пуццоланового (гипералитового) цемента – наша наука всё ещё опережает мировой уровень. В отношении композитных (смешанных) цементов это было признано на 10-м Международном конгрессе по химии цемента в Гётеборге и облегчит стройкомплексу России переход к массовому применению цементов с большим количеством минеральных добавок, что необходимо по экономическим соображениям и требуется согласно Киотскому протоколу. Следует отметить, однако, что эти работы ведутся за счет их авторов. Пока нет их поддержки ни со стороны общественных организаций, ни со стороны каких-либо властей, ни со стороны венчурного и другого бизнеса. Обратить их внимание на данную ситуацию – последняя задача данного сообщения. Ведь обозначенные направления особо перспективны для дальнейшего развития стройкомплекса в целом. Так, промотирование алитообразования при обжиге клинкера с по крайней мере 10%-ной экономией топлива для многих технологических линий заводов мокрого способа производства цемента является альтернативой их переводу на сухой способ производства без реконструкции печей. Оно вполне эквивалентно по экономии топлива, но капзатраты будут примерно в 100 раз меньше, а качество цемента – выше. Новые многокомпонентные цементы весьма перспективны для новой технологии неавтоклавного пенобетона, которую наша группа разрабатывает уже более 10 лет. В принципе все эти разработки тесно связаны между собой и при их реальном осуществлении способны позволить нашей стране опередить мировой уровень развития строительства по целому ряду направлений.