ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Уроки истории

Со времен изобретения цемента, вот уже второй век, технология его изго­товления существенно не изменилась. Исходное сырье, глина и известняк, из­мельчаются, тщательно перемешиваются и обжигаются. Получается клинкер. Для удешевления конечного продукта либо для придания ему специальных свойств в клинкер добавляют различные компоненты, до 80 %, и полученную смесь размалывают в специальных шаровых мельницах. Продукт измельчения и есть портландцемент, или шлакопортландцемент, если добавкой послужил доменный шлак.

Один из самых дорогостоящих процессов - это именно помол клинкера с добавками. Ведь измельчить их нужно очень тонко. Настолько тонко, чтобы удельная поверхность 1 грамма цемента составила не менее 2000 см2 (этот по­казатель так и обозначают: например, 2000 см2/г). Размеры зерен цемента при этом составляют от 10 до 100 микрон.

Выпускаемые отечественной промышленностью цементы общего назначе­ния («рядовые цементы») редко имеют удельную поверхность, превышающую 3000 см2/г. При этом в их составе преобладают зерна размером 40-80 микрон и выше. Самых активных частичек размером менее 20 микрон в них очень мало.

Причин тому несколько, и все они носят объективный характер, но самая главная - экономическая. Чем тоньше требуется смолоть цемент, тем больше потребуется затратить энергии. Причем взаимосвязь увеличения тонны помола с энергозатратами выражается не линейно, а по зависимости, близкой к геоме­трической. В итоге каждые 20-30 % прироста удельной поверхности цемента требуют удвоения энергозатрат!

Удельные энергозатраты на помол самые большие в производстве цемента. Поэтому вполне понятно стремление цементных комбинатов без лишней на то нужды очень мелко цемент не молоть - незначительное увеличение отпускной цены тонкомолотых (высокомарочных) цементов не компенсирует возросших энергозатрат и, соответственно, себестоимости. Такая ситуация не только у нас, но и во всем мире.

Как быть? Решение первое и самое простое - своевременно изымать из мельницы самые тонкие частички, отвечающие необходимым параметрам, и не тратить энергию на их переизмельчение. А крупные продолжать измельчать дальше. Такой способ называется помолом с сепарацией, все современные за­воды в мире работают именно так (большинство отечественных пока только мечтают об этом). Его суть достаточно проста: через мельницу постоянно про­дувается воздух; он захватывает самые мелкие частички и выносит их в так на­зываемый классификатор; там происходит дополнительное разделение - самые мелкие частички выпадают из потока и отправляются на склад готовой про­дукции, а более крупные возвращаются назад, в мельницу, где продолжают до­малываться дальше.

Однако, как говорится, гладко было на бумаге... Уже полвека большинство отечественных заводов дальше разговоров на эту тему не идут. Тем более что все это время дефицит даже некачественного, низкомарочного цемента являлся непреложным атрибутом социалистического строительства - этакий врожден­ный порок.

Весьма показательна в этом плане ситуация в украинской цементной про­мышленности. После десятилетней агонии практически все цементные комби­наты были на корню скуплены иностранными. Новые хозяева первым делом, конечно, разогнали «колхоз» - «Ассоциацию производителей цемента Укрце - мент», а затем начали спешно модернизировать производство, где мощности еще не были утрачены окончательно. И в первую очередь переводить помол на закрытый цикл с сепарацией.

Решение второе - не от хорошей жизни. Именно так и вынуждены были по­ступать многие советские домостроительные комбинаты. Качественный бетон требовал не менее качественного цемента. А где его возьмешь, если в разных концах вагона цемент мог различаться по марочности! Рекламации на цемент­ный комбинат слать - себя не уважать. Нужно брать выше. В итоге повышению качества цемента посвящались целые пленумы, на съездах эту проблему не об­ходили вниманием, да только все без толку.

Так Партию достали, что та повелела решать проблему на местах.

Эпохальными и очень плодовитыми на теоретические разработки теории бетона стали 50-70 годы. Именно на этот период приходится расцвет методов, технологий и способов, как хорошо строить из плохого цемента. Во всем мире до сих пор буквально зачитываются исследованиями наших бетоноведов той поры. И не зря. В те времена, с перспективой на будущее, в СССР была созда­на крупнейшая в мире промышленность сборного железобетона, намного пре­вышающая экономические потребности страны. На каждые 50 тыс. населения, включая младенцев, приходилось по одному крупному заводу ЖБИ.

Были оптимизированы методы расчета и подбора составов бетонов и рас­творов, массово освоено производство и применение различных модифици­рующих добавок к бетонам, создано высокоэффективное оборудование для строительной индустрии, работающее и поныне. Отработаны теоретически и запущены в производство новые виды цементов - быстротвердеющие (БТЦ), Особобыстротвердеющие (ОБТЦ), гидрофобные, гидрофобизированные, пла­стифицированные, напрягающие, глиноземистые, гипсоцементнопуццолано - вые и т. д. На вяжущих автоклавного твердения были доведены до массового применения силикатные бетоны и силикальциты.

Хронический дефицит цементов вынуждал искать им достойную замену на местах. Для гражданского строительства пытливый российский ум умудрялся использовать абсолютно все - от нефелиновых шламов до горелой шахтной по­роды. Родилась целая отрасль строительной индустрии, которая так и называ­лась: «промышленность местных строительных материалов».

В конце 50-х годов бурно и повсеместно стали внедряться технологии, использующие механохимические превращения в твердом теле - вибромель­ницы, струйные мельницы, дезинтеграторы, планетарно-центробежные мель­ницы и т. д. Не обошлось на этом пути и без просчетов, ошибок, заблуждений, перегибов и традиционного российского головотяпства. Передовые даже по нынешним временам технологии, насаждаемые директивно, встречали на ме­стах дилетантскую, низкую профессиональную реализацию. Каждый уважаю­щий себя колхозный растворо-бетонный узел считал необходимостью иметь у себя вибропомольный участок для изготовления высокомарочных цементов. При этом мало кто задумывался об экономической и рациональной стороне подобных новаций. В этой связи вполне справедливо будет утверждение не­которых современных ученых-бетоноведов, отечественных и зарубежных, что советская строительная механохимия опередила время, но на тот момент в ней еще не было действительной потребности.

Читатели рассылки очень часто меня спрашивают, где же сейчас все эти опередившее время технологии, почему о них ничего не слышно?

Если Вы об этом не слышали, то почему решили, что эти технологии в насто­ящий момент не применяются? Был, есть и продолжает весьма активно работать Институт химии твердого тела и механохимии Российской академии наук. В Мо­скве плодотворно трудится научно-производственная фирма «Центр механохи - мических технологий». Разработанные ею некоторые строительные технологии, в частности, производство специальных строительных красок, давно внедрены в серийное производство. А изготовление высококачественных сухих строитель­ных смесей вообще практически немыслимо без механохимических активаторов.

Однажды у меня зашел спор с одним из наших местных производителей сухих смесей. Он утверждал, что без всякой механохимии ему удается изготав­ливать высококачественные сухие смеси, ничем не уступающие западным ана­логам. Главное, дескать, использовать хороший импортный смеситель, соблю­дать технологический регламент и не жульничать с дорогими модификаторами. Я не стал спорить, а просто подвел его к смесителю, установленному в цехе. Смотри, говорю: на привод собственно смесителя у тебя установлен двигатель в 5 кВт, но сбоку торчат еще три, каждый по 3,5 кВт. Они-то зачем? Думаешь, это деагломераторы, как написано в инструкции, чтобы разбивать крупные комки? Как бы не так - это простейшие дисмембраторы, только изготовители смесителя сочли, что тебе это знать вовсе не обязательно.

В то же время достоверно установлено, что бездумная активация цементов, когда сложные и многофакторные представления, описывающие теорию ги­дратации вяжущих, подменяются простым дополнительным их измельчением, с получением сиюминутной технологической выгоды, оборачиваются серьез­ным снижением долговечности строительных конструкций. Поэтому вполне понятна предубежденность большинства серьезных бетоноведов к проблеме ак­тивации вяжущих и прочей механохимической экзотике. И если рассматривать проблему в плане ее результативности для традиционных тяжелых бетонов, да еще через призму эффективности строительной индустрии в масштабах стра­ны, то они, безусловно, правы. Но в последнее время бурно развиваются новые строительные технологии, в частности, пенобетонные, для которых академиче­ские критерии традиционного бетоноведения уже не всегда бывают справедли­вы, а то и просто ошибочны.

В связи с вышесказанным приведу цитату из книги Марка Шиковича Фай - нера «Новые закономерности в бетоноведении и их практическое приложение», Изданной в 2001 г., тем более что автору и реализатору одного из методов акти­вации цементов, как говорится, и карты в руки:

«Уроки истории не были бы достаточно полными без рассмотрения оши­бок и просчетов в самой науке о бетоне, подготовке специалистов - строителей И технологов. Конечно, поиск, к сожалению, всегда связан с заблуждениями и не­доработками, и быть «умным» на прошлых ошибках, а тем более чужих, легче, Чем самому добывать новые знания. Но в данном случае речь идет об ошибках, Просчетах и прожектах, которых, безусловно, можно было бы избежать.

Одна из наиболее серьезных проблем в бетоноведении - это проектирова­ние составов бетона. Трудно найти специалистов, а порой даже и дилетантов, Которые не касались бы этого вопроса. В чем конкретно суть вопроса? Заданы Требования к бетонной смеси и бетону, оговорены свойства применяемых мате­риалов - цемента, воды, крупного и мелкого заполнителей, условия транспорти­ровки, формования и твердения. Необходимо определить расход компонентов на 1 м3 бетона в уплотненном состоянии. Как и в любой науке, технология должна Строиться на определенных закономерностях, но, увы, на практике все регули­руется «на глазок».

Ни одно направление в технологии бетонов не развивалось с такими боль­шими и бесполезными затратами и ошибками, как разработка методов акти­вации компонентов бетонной смеси. Сколько времени и средств было затрачено В 50-60-х годах на внедрение в практику строительства вибродомола цемента! Сколько научных статей и диссертаций написано в 60- 70-х годах по магнитной Обработке воды для затворения бетонной смеси, сколько промышленных уста­новок для омагничивания воды установлено на заводах! Сколько научной энергии Затрачено в эти же годы на ультразвуковую обработку цементно-водных су­спензий! Прибавим к этому еще талую и ионизированную воду, сочетание уль­тразвуковой и магнитной обработки воды и т. п. А кто объективно соизмерил Эффект и затраты, связанные с освоением в 80-х годах так называемой раздель­ной технологии приготовления бетонной смеси, в общем-то давно известной под Другим названием, но испорченной плохим исполнением?

А сколько средств истрачено на так называемую «беспропарочную» тех­нологию, на использование «чудо-добавок» с надуманными эффектами. И еще Довольно неприятный вопрос: если отбросить фантазии, то насколько связаны Сегодня научные исследования с технологией бетона и какая реальная отдача от Этих работ? Приведенный обзор был бы неполным, уроки плохими, а позиция ав­тора осталась бы беспринципной без конкретного анализа продуктов «мусорной Свалки» науки о бетоне.

Сегодня, возможно, как никогда информационное пространство науки за­хламлено наукообразным фальсификатом и бутафорией. Если верить публика­циям в научных журналах и рекламным проспектам, то бетон можно было бы Давно изготавливать без цемента, а себестоимость его снизилась бы, по самым Скромным подсчетам, в 2-3 раза. К большому сожалению, это далеко не так. Наука о бетоне чаще всего сводится к диссертациям, отдельным фрагментам И недобросовестной рекламе. За именами в науке о бетоне, порой известными, Довольно часто стоит не конкретный вклад в бетоноведение, а привлекательные Картинки из статей, должности и звания. Чаще всего для видимости научно­сти заимствуют без глубокого анализа и привязки к теории и практике бетона Известные положения из различных областей фундаментальных наук. Нередко За новые знания о бетоне выдаются процессы, связанные с отдельными вопро­сами, не имеющими принципиального значения в бетоноведении. Безусловно, для Бетоноведения интересны вопросы квантовой теории, реологии, гидратации вя­Жущих, математического моделирования, но вся проблема в том, как они вписы­ваются в саму науку о бетоне и что нового в нее вносят. Критерий оценки здесь Прост: эксперимент и практика. Численное решение абсолютного большинства Приведенных в таких работах примеров показывает их банальность, а порой И абсурдность.

Еще один способ, позволяющий отделить рекламную шумиху и наукообразие От истины - это ясность, прозрачность и воспроизводимость».

С этих позиций и продолжу дальнейшее изложение. Но хочу предосте­речь читателей - не существует никакой универсальной технологии, способа или ноу-хау, познав секрет которых удастся изготавливать высококачествен­ную продукцию. Но есть отработанный десятилетиями подход, в обобщенном виде называемый «соблюдение культуры производства и технологической дис­циплины». Он зиждется на понимании и строгом исполнении комплекса неких основополагающих факторов, что и обеспечивает надлежащее качество продук­ции. Именно с таких позиций и будет строится дальнейшее повествование по данной теме.

Глупо и безрассудно надеяться, что применение какой-либо сказочной технологии (той же механохимии, например), «суперкрутой» добавки или «навороченного» пенообразователя освобождает от точного, пунктуального и обязательного соблюдения основных постулатов бетоноведения. Это только в рекламных буклетах можно поймать удачу за хвост, ничего не делая. Но даже в известной сказке, прежде чем осуществилось волшебство, старик и нагоняй от бабки схлопотал (применительно к нашей теме - она ему дала техзадание и сформулировала технические условия его реализации), и призадумался, и опечалился дед (поиск путей натурной реализации ТУ), и к морю пошел, и сеть три раза бросал (реализация комплекса мероприятий по осуществлению заду­манного), и назад к бабке воротился (проверка ОТК), и откорректировал тех­процесс в соответствии с требованиями заказчика («.осерчала старуха пуще прежнего, повелела.») и т. д.