Оптимизация технологического регламента изготовления пенобетонов
Пластификаторы 1 группы эффективности Ц Суперпластификаторы
Особое место в модификации бетонов заняли суперпластификаторы. Ёто длинноцепочные полимеры с очень большим количеством полярных групп в цепи. Длинная углеводородная цепь и большая молекулярная масса способствуют их высокой адгезии на зёрнах цемента. Благодаря этому электрокинетический дзэта-потенциал изменяется от ξ= +11 мв до ξ= - 25 Е - 35 мв, что способствует повышенной диспергации и взаимному отталкиванию частиц цемента. Размер молекул суперпластификаторов составляет несколько нанометров, что позволяет плёнке таких молекул перекрыть микронеровности на поверхности частиц цемента и создаёт лучшие условия для уменьшения сил, связанных с внутренним трением частиц в потоке.
Суперпластификаторы позволяют резко повысить подвижность бетонной смеси без увеличения её водосодержания Ц это очень важно для укладки бетона по т. н. литьевой технологии. Типичный пример такого способа ведения работ Ц монолитное домостроение, столь популярное в последнее время во всём мире.
Если повышенная пластичность и подвижность не нужны, либо излишни, либо не регламентируются технологией ведения работ (производство пенобетона типичный пример) Ц применение суперпластификаторов позволяет уменьшением воды затворения минимизировать В/Ц, вплотную приближая его к оптимальным показателям. При прочих равных условиях это дает 20 Ц 50% прирост прочности.
С помощью суперпластификаторов возможно также и экономить цемент Ц изымать ту его долю, которая в бетонах исполняет роль не носителя прочности, а тривиальнейшего смазочного реагента. Ёкономическая целесообразность подобной УэкономииФ в тяжёлых бетонах весьма сомнительна Ц суперпластификаторы сравнительно дороги. И во всем мире никто, таким образом, цемент не экономит. Но если минимизация цемента в бетонной матрице преследует иные цели, например снижение усадочных явлений в цементном камне и повышение трещиностойкости изделий, как в пенобетонах, - данный аспект применения суперпластификаторов требует всяческого распространения.
Один из недостатков суперпластификаторов заключается в зависимости их эффективности от минералогии цемента. Для высокоалюминатных цементов (С3А > 6) для достижения аналогичного эффекта требуются большие их дозировки, чем для низкоалюминатных. Если сильно не вдаваться в УЕ. адсорбционную способность коагуляционных структур высокодисперсных гидроалюминатных новообразований ЕФ проблема излечима. Нужно только перед введением суперпластификатора обеспечить начальную гидратацию цемента. Попросту говоря обеспечить раздельное введение: - Сначала бетонная смесь некоторое время (1 Ц 2 минуты) перемешивается просто с водой, и только потом к ней добавляется суперпластификатор. Подобным нехитрым приёмом удается экономить 15 Ц 20% суперпластификатора.
Главный же недостаток суперпластификаторов Ц низкая УживучестьФ бетонной смеси. Высокий пластифицирующий эффект всего через 30 Ц 40 минут значительно снижается. Сделать высококачественный бетон с их помощью достаточно просто, но вот сохранить его подвижность в процессе транспортировки до момента укладки в дело Ц сложно. Ёто обусловило всё большую популярность новых видов пластификаторов, т. н. карбоцепных (уже прижилось их название Ц Гиперпластификаторы), которые лишены этого недостатка. Но, рассматривая проблему в аспекте применимости пластификаторов именно в технологии пенобетонов, этот главный недостаток оборачивается не минусом, а, скорее, плюсом.
В среднем применение суперпластификаторов в монолитных конструкциях позволяет снизить трудозатраты не менее чем на 1 Ц 1.5 чел.-ч/м3 бетона при одновременном существенном повышении эксплуатационных характеристик бетонных изделий и конструкций. Всё вместе это обеспечило повсеместное и массовое их применение в индустриальном строительстве. Трудно назвать ещё хоть одну строительную химическую добавку, которой бы было уделено столько внимания, как производственниками, так и учеными-бетоноведами.
Строительное законодательство практически всех постсоветских стран разрешает на официальном уровне следующие суперпластификаторы, разработанные и производимые еще при Советском Союзе:
1. Суперпластификатор С-3 Ц добавка на основе натриевых солей продукта конденсации нафталинсульфокислоты и формальдегида. Жидкость темно-коричневого цвета плотностью 1,15...1,20 г/см3 или не слеживающийся темно-коричневый, легко растворимый в воде, порошок. Не имеет запаха, не выделяет при хранении вредных газов и паров, малотоксичен. Растворы пожаро - и взрывобезопасны. Водные растворы С-3 не изменяют своих свойств при нагревании до +85 °С и замораживании до Ч40 °С. Гарантийный срок хранения 1 год. Производится Новомосковским ПО УОргсинтезФ.
2. Суперпластификатор Дофен (ДФ, С-4) Ч добавка, получаемая на основе продуктов конденсации сульфокислот нафталина, его производных и аналогов с формальдегидом с использованием моечных кислот Ч отходов производства очищенных сортов нафталина. Представляет собой жидкость темно-коричневого цвета (допускается осадок), плотность 1,15...1,20 г/см3, пожаро- и взрывобезопасна. Гарантийный срок хранения 1 год. Производится фенольным заводом г. Дзержинск, Донецкая обл.)
3. Суперпластификатор 10-03 - олигомерный продукт поликонденсации сульфированного триметилолмеламина. Представляет собой прозрачную желтоватую слегка опалесцирующую жидкость плотностью 1,101 г/см3 (допускается осадок). Негорюч, пожаро - и взрывобезопасен, малотоксичен. Гарантийный срок хранения 6 мес. в сухих помещениях в герметично закрытой таре. Воздействие прямых солнечных лучей не допускается.
4. Суперпластификатор МФ-АР - меламиноформальдегидная анионактивная смола. Продукт поликонденсации меламина, формальдегида и сульфанилата натрия. Представляет собой прозрачную, желтоватую жидкость (с небольшим количеством взвеси) плотностью 1,08...1,12 г/см3.
Не изменяет своих свойств при температуре от Ч50 °С до +35 °С. Хранится в герметично закрытой таре, защищенной от действия солнечных лучей. Раствор негорюч, пожаро-, взрывобезопасен, малотоксичен.
5. Суперпластификатор 40-03 Ч смесь натриевых солей продуктов поликонденсации с формальдегидом сульфированных ароматических углеводородов, выделяемых при каталитическом крекинге и пиролизе нефтепродуктов. Представляет собой 20 %-й водный раствор плотностью 1,05...1,20 г/см3 (допускается осадок). Хранится в закрытом помещении при температуре не ниже Ч5°С с гарантией в течение трех месяцев.
6. Суперпластификатор СМФ Ч смесь полимерных соединений разной молекулярной массы, получаемая при конденсации сульфокислот нафталина и П-фенолсульфокислоты с формальдегидом, нейтрализованная едким натром. Представляет собой водный раствор коричневого цвета плотностью 1,15...1,2 г/см3. Пожаро - и взрывобезопасен. Гарантийный срок хранения 1 год.
Испытанием временем выдержали, и УдожилиФ до нынешних времён фактически всего два Суперпластификатора. В России производится Ц С-3, в Украине Ц УДофенФ. Оба на основе сульфированных нафталинформальдегидов.
Хотя, по правде говоря, украинская строительная индустрия, в большинстве своём, ориентирована всё-же на российский С-3. Причин тому несколько. Но главное Ц качество. Если российское производство изначально было запроектировано таким образом, что получение суперпластификатора Ц конечная цепочка техпроцесса, то украинское Ц как способ грамотной утилизации отходов основного производства. Продукт, полученный на основе специально закупленного сырья, прошедшего строгий входной контроль, конечно-же будет превосходить по качеству аналогичный, но изготовленный из отходов с УплавающимиФ характеристиками.
Между тем, в своё время, были предприняты попытки районировать производство суперпластификаторов. В качестве типового, была реализована технологическая схема производства отработанного и проверенного С-3. Достаточно серьезные производственные мощности были отстроены практически во всех республиках бывшего СССР. Их запуск пришелся на начало развала страны. В связи со значительным снижением объёмов строительного производства, последовавшим за этим, их продукция вскоре стала никому не нужна, и технологические линии были перепрофилированы, пришли в негодность либо вообще Ц порезаны в металлолом.
Подъём строительной индустрии заставил по-новому взглянуть и на производство суперпластификаторов. Использование аналогичных импортных составов не регламентировано строительным законодательством на уровне официальных разрешительных документов. (Продавцы зарубежных добавок весьма ловко обходят сей факт, предпочитая на эту тему особо не распространяться. Но ни один проектировщик или грамотный строитель не возьмется нести на себе груз ответственности, вплоть до уголовной, весь гарантийный срок эксплуатации здания или сооружения, в случае применения или УзапроектированияФ не гостированных добавок).
В самое ближайшее время на рынке отечественных суперпластификаторов намечаются серьёзнейшие подвижки. На монопольность российского С-3 замахнулись украинские производители. Причем не какая то отдельно взятая коммерческая структура, а очень солидное и уважаемое предприятия с двухвековой историей, самим своим названием свидетельствующее, что за дело взялись на государственном уровне Ц УПервый казённый химический заводФ (само название знающим людям о многом скажет). Запуск линии по выпуску товарного украинского С-3 (пока только в жидком виде) должен состояться нынешней весной - была использована еще советская технологическая линия, бездействовавшая до поры. Если учесть, что на этом же предприятии производится и ещё несколько строительных добавок (пластификатор 2 группы эффективности, противоморозная добавка и ускоритель-уплотнитель) а поблизости находится единственный в Украине производитель гидрофобизаторов - вырисовывается весьма интересная перспектива получения на постсоветском пространстве мощного, крупнотоннажного производителя полифункциональных строительных добавок мирового уровня эффективности. Во всяком случае, так хочется в это веритьЕ
И пусть россиян (белорусов, казахов и т. д.) не смущают границы и таможни. Ушлые хохлы пролезут в любую щелку, вернее уже давно пролезли Ц только одно украинское предприятие уже сейчас выпускает до 3000 тн. простейших хим. добавок в месяц, большая часть которых прямиком отправляются выполнять строительные программы столичным Укрепким хозяйственникамФ. А уж полифункциональные составы, незаменимые в современном строительстве, да ещё и официально разрешённые на законодательном уровне Ц с руками оторвут.
Весьма интересная, можно сказать даже эпохальная, ситуация разворачивается на рынке строительных хим. добавок и в вопросах формирования их цены. Недавние аварийные обрушения в Украине и совсем свежие Московские события ещё раз всколыхнули общественное мнение в вопросах надёжности и долговечности строительных объектов. Проблема эта существовала всегда. С завидной регулярностью здания и сооружения рушатся постоянно. И не только у нас, и не только сейчас. В СССР, например, даже ежегодно издавался цикл УАварии в строительствеФ. Каждый год по несколько ярко красных книжечек Ц в одну не помещались все, даже самые крупные, случаи. Головотяпство, преступная халатность, ошибки проектирования и строительства, форс-мажорные обстоятельства неизменные спутники любого вида человеческой деятельности. И строительная индустрия здесь Ц не исключение. Но если раньше огрехи строительства становились предметом рассмотрения узких специалистов Ц не допустить повторения, то сейчас Ц механизмом формирования общественного мнения. Или инструментом сведения счетов в конкурентной борьбе.
То, что на рынке хим. добавок ведётся ожесточённая и нешуточная борьба Ц для специалистов не секрет. Украинская ситуация в этом вопросе весьма показательна: концентрация хим. производств и их потенциал по производству строительных хим. добавок значительно опережают уровень внутреннего потребления. Поэтому Утолкание локтямиФ между производителями зачастую переходит рамки разумной достаточности - Уподвесить фендель под глазФ конкуренту посредством газетной публикации, - в порядке вещей. Общественное мнение, не посвящённое в предысторию подковёрной борьбы и абсолютно не подготовленное к восприятию узко специализированной технической информации, тем не менее, становится на дыбы Ц УДоколе? Кто виноват? Что делать? Ф. Грамотно взбудораженное и умело направленное общественное мнение, в Украине, например, уже оформилось в директивное указание Госстроя: У Е - усилить контроль за использованием хим. добавок, применение которых не регламентировано должным образом ЕФ. Иными словами на пути импортной экспансии поставлен еще один барьер Ц защита отечественного товаропроизводителя в действии.
Все вышеперечисленное однозначно свидетельствует Ц в ближайшее время начнётся (если уже не начался) серьезный передел ранка строительных хим. добавок. В него будут вовлечены как отечественные, так и зарубежные производители. Соперники разной весовой категории. Слабые рано или поздно начнут бить ниже пояса Ц демпинговать. И строительная индустрия, хоть на короткий срок, сможет вкусить все прелести современных строительных модификаторов по бросовым ценам.
