О входном контроле и экспресс-методах определения качества цемента
Обзор современных проблем бетоноведения, сделанный 10 июня 2008 г. доктором технических наук, профессором, главным научным сотрудником РУП «Институт БелНИИС» Николаем Блещиком на научно-техническом семинаре «Химические добавки в бетоны. Энергосберегающие технологии»
Проблема применения химических добавок в бетоны неразрывно связана с задачами высотного строительства и логически вытекает из необходимости его ведения. Понятно, что обычные бетоны, широко применявшиеся ранее, в данной области неприменимы. Сегодня постсоветская (и, разумеется, белорусская) строительная отрасль выходит из стадии стагнации на интенсивный, инновационный путь развития. Когда-то была невозможной постановка задачи возведения зданий высотой 75-100 этажей из монолитного железобетона, а сегодня эта задача уже стоит перед нами. С необходимостью получения новых видов бетона связан и ряд иных задач. Если ранее ориентировались в основном на сборный железобетон, и это считалось прогрессивным, то сегодня монолитный железобетон все более уверенно лидирует в строительстве. В данной связи оказываются весьма востребованными новые подходы к проектированию состава бетонной смеси. И если ранее было актуально сочетание энергосберегающих решений при монолитном бетонировании с минимизацией расхода цемента, то сегодня решаемая с помощью данного подхода проблема стала более острой. В советское время цемент был дефицитным материалом, сегодня же он стал сверхдефицитным — как в Беларуси, так и в России. На всем постсоветском пространстве! Эту проблему можно решить только применением различных химических добавок. Сегодня арсенал добавок (в том числе белорусского производства) достаточно внушителен. Но стоит задача создания новых видов химических добавок. В первую очередь это добавки, ускоряющие набор бетоном прочности. Такие добавки нужны и в силу плотности современных мировых строительных графиков, и из-за того, что спокойно применявшиеся в недалеком прошлом тепловые (в том числе электропрогревные) методы ускорения схватывания и твердения сегодня должны уйти на второй план по причине удорожания энергоносителей.
Время требует качественно новых бетонов, причем требует их не только высотное строительство, но и строительство АЭС, и каркасное строительство с поэтажно опертыми стенами, уже по крайней мере десятилетие успешно осуществляемое в Беларуси с использованием ячеистобетонных блоков. Время требует и качественно новых технологий как получения бетонов, составления смесей, так и укладки бетонной смеси. Все соответствующие подходы, бытовавшие по отношению к обычным бетонам, неприемлемы по отношению к новым. В частности, говоря о проектировании составов бетонов, необходимо учитывать роль основных составляющих бетонной смеси — цементного камня и заполнителей. И, соответственно, качество как одного, так и другого. Такая характеристика, как активность цементно-песчаного раствора (причем песок может быть как монофракционным, так и полифракционным) при различных водоцементных отношениях — это условная характеристика, которую впоследствии очень сложно использовать при решении ряда технологических задач, связанных как с назначением состава бетона, так и с определением кинетики набора им прочности при различных температурных режимах.
Представляется, что в данном случае нужно больше внимания уделять свойствам цементного камня как основного носителя прочности бетона. К тому же, сегодня, особенно при высокопрочном строительстве, нельзя поставлять бетонную смесь потребителю без тщательного входного контроля качества всех компонентов бетона. В первую очередь это касается цемента, в отношении которого Беларусь переходит на европейские нормы, где активность является доминирующей характеристикой и в соответствии с этими нормами определяется на другом (полифракционном) песке, при другом водоцементном отношении, на другом — европейском — оборудовании. В Беларуси это оборудование, эти пески имеют только цементные заводы, а на предприятиях, выпускающих сборную железобетонную продукцию, их нет, а значит, не представляется возможным оперативно определять активность цемента. Остроту данной проблемы можно оценить хотя бы по тому, как забрасывается письмами региональных специалистов БелНИИС — на местах очень часто не удается определить уровень качества производимой сборной железобетонной продукции. Для оперативного принятия мер по выпуску продукции надлежащего качества срочно необходимы экспресс-методы определения активности поступающих на эти предприятия цементов. Ряд таких методов разработан в России — в частности, в настоящее время БелНИИС приступает к оценке свойств цементов методом «Рапид», который позволяет делать это очень быстро (разумеется, по полученным заранее на том или ином белорусском цементном заводе тарировочным зависимостям). И, разумеется, вся расчетная методика назначения составов должна быть привязана именно к этим характеристикам. Сегодня составы бетонов проектируют, исходя из полученных корреляционных зависимостей прочности от содержания и свойств цементного камня, свойств заполнителя, а также корреляционных зависимостей удобоукладываемости бетонной смеси. Сегодня повсеместность использования бетононасосов очевидна, даже если не говорить о высотном строительстве. Это — также одна из причин востребованности качественно новых бетонов — самоуплотняющихся в насыщенных (причем сколь угодно плотно) арматурой формах без применения вибрационной техники. Высокое качество бетонной смеси означает предсказуемость не только высокой конечной прочности монолита, но и кинетики набора прочности в различных температурных условиях.
В ближайшее время БелНИИС планирует семинар, посвященный рассмотрению методики проектирования составов бетона, в том числе модифицированных различными видами химических добавок. В институте (после завершения соответствующей темы) взята за основу упрощенная методика, разработанная профессором Вячеславом Бабицким. Данная методика достаточно приемлема для работников лабораторий предприятий СЖБК. По графическим номограммам можно подобрать состав бетона с учетом очень многих вышеупомянутых факторов, в том числе влияния различных химических добавок (пластификаторов, ускорителей), характеристик пустотности. Семинар будет проведен именно для работников названных лабораторий. Начав отвечать на вопросы, профессору Блещику пришлось остановиться на аспекте применимости добавок — в частности, ускорителей, разработанных для монолита — при изготовлении СЖБК (соответствующий вопрос задал как раз представитель одного из заводов). Если говорить о возможности экономии цемента, тепловой энергии, можно вспомнить о достаточно большом на сегодняшний день арсенале пластификаторов, в том числе пластификаторов на новой основе, гиперпластификаторов, позволяющих резко сократить водоцементное отношение (водопотребность снижается до 40%). Понятно, что при снижении водоцементного отношения резко возрастают и скорость набора прочности, и сама прочность. По сути, эти добавки являются одновременно пластифицирующими, позволяющими экономить цемент, и ускоряющими набор прочности при пониженных температурах. По сравнению с бездобавочной технологией возможна экономия (в зависимости от подвижности смеси, от класса бетона) до 40% цемента. По сравнению с добавками второй и даже первой группы — до 20% цемента. А если не экономить цемент, можно сэкономить много тепловой энергии, необходимой на работу пропарочной камеры. Что же касается создания ускорителей, то такая проблема действительно есть, и заключается она в первую очередь в необходимости получения бесхлоридных составов. Иначе возможен серьезный вред — вплоть до аварий. Работа в данном направлении ведется БелНИИС, но, к сожалению, сегодня институт пока не может предложить нужного бесхлоридного средства.
А чем чревато применение известняка в кричевском цементе и молотого песка в красносельском при производстве ячеистого бетона, поинтересовался другой производственник. Проблема минеральных добавок достаточно актуальна. Цемент необходимо экономить, поэтому принятое в Беларуси направление выпуска цемента с различными добавками представляется правильным. До недавнего времени использовался известняк, сейчас красносельский цемзавод освоил производство песчанистого цемента. БелНИИС ведет комплексные испытания его на предмет использования в производстве бетона и разрабатывает рекомендации по его применению. Профессор Блещик, вернувшись к первому вопросу, сообщил о том, что предстоит выпуск цемента и с зольными, и с доломитовыми добавками. В настоящее время необходимые испытания ведутся совместно БелНИИС и АО «Красносельскстройматериалы». Можно надеяться, что будет найдена рациональная область применения и песчанистого цемента (это прежде всего газосиликатные изделия), и шлакопортландцемента. Если раньше применение шлакопортландцемента ограничивалось работой только при положительных температурах (морозостойкость соответствующего бетона не допускалась), то сегодня БелНИИС завершена работа, в ходе которой показана возможность получения с использованием химдобавок морозостойкого (до 200 циклов) бетона на шлакопортландцементе. Что же касается качества известкового цемента, то, если говорить о красносельской продукции, то в данном случае наблюдается стабильное качество. (Чего, к сожалению, нельзя сказать о кричевской продукции.) Так или иначе, БелНИИС будут подготовлены рекомендации по применению всех видов белорусских цементов с минеральными добавками.
Следующий вопрос касался экспресс-методов определения активности цементов — когда ими можно будет пользоваться? По данной проблеме БелНИИС работает в нескольких направлениях. По прочности цементного камня (суточной и трехсуточной), зная аналитический состав выпускаемого белорусскими заводами клинкера, можно прогнозировать активность цемента и определять его характеристики. Будут подготовлены необходимые рекомендации и нормативный документ. С другой стороны, недавно институтом был получен российский прибор, позволяющий реализовывать вышеназванный метод «Рапид» определения активности цемента по цементному камню нормальной густоты при его нагреве до определенной температуры в различных режимах. При наличии тарировочных кривых представляется возможным сразу определить активность цемента. Есть надежда на нормируемость подхода и использование его при входном контроле. В любом случае острая проблема входного контроля качества всех компонентов обусловливает и остроту проблемы скорейшего внедрения экспресс-методов определения характеристик как цемента, так и всех остальных составляющих бетонной смеси.
Сергей ЗОЛОТОВ
Проблема применения химических добавок в бетоны неразрывно связана с задачами высотного строительства и логически вытекает из необходимости его ведения. Понятно, что обычные бетоны, широко применявшиеся ранее, в данной области неприменимы. Сегодня постсоветская (и, разумеется, белорусская) строительная отрасль выходит из стадии стагнации на интенсивный, инновационный путь развития. Когда-то была невозможной постановка задачи возведения зданий высотой 75-100 этажей из монолитного железобетона, а сегодня эта задача уже стоит перед нами. С необходимостью получения новых видов бетона связан и ряд иных задач. Если ранее ориентировались в основном на сборный железобетон, и это считалось прогрессивным, то сегодня монолитный железобетон все более уверенно лидирует в строительстве. В данной связи оказываются весьма востребованными новые подходы к проектированию состава бетонной смеси. И если ранее было актуально сочетание энергосберегающих решений при монолитном бетонировании с минимизацией расхода цемента, то сегодня решаемая с помощью данного подхода проблема стала более острой. В советское время цемент был дефицитным материалом, сегодня же он стал сверхдефицитным — как в Беларуси, так и в России. На всем постсоветском пространстве! Эту проблему можно решить только применением различных химических добавок. Сегодня арсенал добавок (в том числе белорусского производства) достаточно внушителен. Но стоит задача создания новых видов химических добавок. В первую очередь это добавки, ускоряющие набор бетоном прочности. Такие добавки нужны и в силу плотности современных мировых строительных графиков, и из-за того, что спокойно применявшиеся в недалеком прошлом тепловые (в том числе электропрогревные) методы ускорения схватывания и твердения сегодня должны уйти на второй план по причине удорожания энергоносителей.
Время требует качественно новых бетонов, причем требует их не только высотное строительство, но и строительство АЭС, и каркасное строительство с поэтажно опертыми стенами, уже по крайней мере десятилетие успешно осуществляемое в Беларуси с использованием ячеистобетонных блоков. Время требует и качественно новых технологий как получения бетонов, составления смесей, так и укладки бетонной смеси. Все соответствующие подходы, бытовавшие по отношению к обычным бетонам, неприемлемы по отношению к новым. В частности, говоря о проектировании составов бетонов, необходимо учитывать роль основных составляющих бетонной смеси — цементного камня и заполнителей. И, соответственно, качество как одного, так и другого. Такая характеристика, как активность цементно-песчаного раствора (причем песок может быть как монофракционным, так и полифракционным) при различных водоцементных отношениях — это условная характеристика, которую впоследствии очень сложно использовать при решении ряда технологических задач, связанных как с назначением состава бетона, так и с определением кинетики набора им прочности при различных температурных режимах.
Представляется, что в данном случае нужно больше внимания уделять свойствам цементного камня как основного носителя прочности бетона. К тому же, сегодня, особенно при высокопрочном строительстве, нельзя поставлять бетонную смесь потребителю без тщательного входного контроля качества всех компонентов бетона. В первую очередь это касается цемента, в отношении которого Беларусь переходит на европейские нормы, где активность является доминирующей характеристикой и в соответствии с этими нормами определяется на другом (полифракционном) песке, при другом водоцементном отношении, на другом — европейском — оборудовании. В Беларуси это оборудование, эти пески имеют только цементные заводы, а на предприятиях, выпускающих сборную железобетонную продукцию, их нет, а значит, не представляется возможным оперативно определять активность цемента. Остроту данной проблемы можно оценить хотя бы по тому, как забрасывается письмами региональных специалистов БелНИИС — на местах очень часто не удается определить уровень качества производимой сборной железобетонной продукции. Для оперативного принятия мер по выпуску продукции надлежащего качества срочно необходимы экспресс-методы определения активности поступающих на эти предприятия цементов. Ряд таких методов разработан в России — в частности, в настоящее время БелНИИС приступает к оценке свойств цементов методом «Рапид», который позволяет делать это очень быстро (разумеется, по полученным заранее на том или ином белорусском цементном заводе тарировочным зависимостям). И, разумеется, вся расчетная методика назначения составов должна быть привязана именно к этим характеристикам. Сегодня составы бетонов проектируют, исходя из полученных корреляционных зависимостей прочности от содержания и свойств цементного камня, свойств заполнителя, а также корреляционных зависимостей удобоукладываемости бетонной смеси. Сегодня повсеместность использования бетононасосов очевидна, даже если не говорить о высотном строительстве. Это — также одна из причин востребованности качественно новых бетонов — самоуплотняющихся в насыщенных (причем сколь угодно плотно) арматурой формах без применения вибрационной техники. Высокое качество бетонной смеси означает предсказуемость не только высокой конечной прочности монолита, но и кинетики набора прочности в различных температурных условиях.
В ближайшее время БелНИИС планирует семинар, посвященный рассмотрению методики проектирования составов бетона, в том числе модифицированных различными видами химических добавок. В институте (после завершения соответствующей темы) взята за основу упрощенная методика, разработанная профессором Вячеславом Бабицким. Данная методика достаточно приемлема для работников лабораторий предприятий СЖБК. По графическим номограммам можно подобрать состав бетона с учетом очень многих вышеупомянутых факторов, в том числе влияния различных химических добавок (пластификаторов, ускорителей), характеристик пустотности. Семинар будет проведен именно для работников названных лабораторий. Начав отвечать на вопросы, профессору Блещику пришлось остановиться на аспекте применимости добавок — в частности, ускорителей, разработанных для монолита — при изготовлении СЖБК (соответствующий вопрос задал как раз представитель одного из заводов). Если говорить о возможности экономии цемента, тепловой энергии, можно вспомнить о достаточно большом на сегодняшний день арсенале пластификаторов, в том числе пластификаторов на новой основе, гиперпластификаторов, позволяющих резко сократить водоцементное отношение (водопотребность снижается до 40%). Понятно, что при снижении водоцементного отношения резко возрастают и скорость набора прочности, и сама прочность. По сути, эти добавки являются одновременно пластифицирующими, позволяющими экономить цемент, и ускоряющими набор прочности при пониженных температурах. По сравнению с бездобавочной технологией возможна экономия (в зависимости от подвижности смеси, от класса бетона) до 40% цемента. По сравнению с добавками второй и даже первой группы — до 20% цемента. А если не экономить цемент, можно сэкономить много тепловой энергии, необходимой на работу пропарочной камеры. Что же касается создания ускорителей, то такая проблема действительно есть, и заключается она в первую очередь в необходимости получения бесхлоридных составов. Иначе возможен серьезный вред — вплоть до аварий. Работа в данном направлении ведется БелНИИС, но, к сожалению, сегодня институт пока не может предложить нужного бесхлоридного средства.
А чем чревато применение известняка в кричевском цементе и молотого песка в красносельском при производстве ячеистого бетона, поинтересовался другой производственник. Проблема минеральных добавок достаточно актуальна. Цемент необходимо экономить, поэтому принятое в Беларуси направление выпуска цемента с различными добавками представляется правильным. До недавнего времени использовался известняк, сейчас красносельский цемзавод освоил производство песчанистого цемента. БелНИИС ведет комплексные испытания его на предмет использования в производстве бетона и разрабатывает рекомендации по его применению. Профессор Блещик, вернувшись к первому вопросу, сообщил о том, что предстоит выпуск цемента и с зольными, и с доломитовыми добавками. В настоящее время необходимые испытания ведутся совместно БелНИИС и АО «Красносельскстройматериалы». Можно надеяться, что будет найдена рациональная область применения и песчанистого цемента (это прежде всего газосиликатные изделия), и шлакопортландцемента. Если раньше применение шлакопортландцемента ограничивалось работой только при положительных температурах (морозостойкость соответствующего бетона не допускалась), то сегодня БелНИИС завершена работа, в ходе которой показана возможность получения с использованием химдобавок морозостойкого (до 200 циклов) бетона на шлакопортландцементе. Что же касается качества известкового цемента, то, если говорить о красносельской продукции, то в данном случае наблюдается стабильное качество. (Чего, к сожалению, нельзя сказать о кричевской продукции.) Так или иначе, БелНИИС будут подготовлены рекомендации по применению всех видов белорусских цементов с минеральными добавками.
Следующий вопрос касался экспресс-методов определения активности цементов — когда ими можно будет пользоваться? По данной проблеме БелНИИС работает в нескольких направлениях. По прочности цементного камня (суточной и трехсуточной), зная аналитический состав выпускаемого белорусскими заводами клинкера, можно прогнозировать активность цемента и определять его характеристики. Будут подготовлены необходимые рекомендации и нормативный документ. С другой стороны, недавно институтом был получен российский прибор, позволяющий реализовывать вышеназванный метод «Рапид» определения активности цемента по цементному камню нормальной густоты при его нагреве до определенной температуры в различных режимах. При наличии тарировочных кривых представляется возможным сразу определить активность цемента. Есть надежда на нормируемость подхода и использование его при входном контроле. В любом случае острая проблема входного контроля качества всех компонентов обусловливает и остроту проблемы скорейшего внедрения экспресс-методов определения характеристик как цемента, так и всех остальных составляющих бетонной смеси.
Сергей ЗОЛОТОВ
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 23 за 2008 год в рубрике материалы и технологии
