ВСЕ О ПЕНОБЕТОНЕ

Пластификаторы 1 группы эффективности — суперпластификаторы

Особое место в модификации бетонов заняли суперпластификаторы. Это длинноцепочные полимеры с очень большим количеством полярных групп в цепи. Длинная углеводородная цепь и большая молекулярная масса способству­ют их высокой адгезии на зернах цемента. Благодаря этому электрокинетиче­ский дзэта-потенциал изменяется от £ = +11 мв до = -25 ... -35 мв, что способ­ствует повышенной диспергации и взаимному отталкиванию частиц цемента. Размер молекул суперпластификаторов составляет несколько нанометров, что позволяет пленке таких молекул перекрыть микронеровности на поверхности частиц цемента и создает лучшие условия для уменьшения сил, связанных с внутренним трением частиц в потоке.

Суперпластификаторы позволяют резко повысить подвижность бетонной смеси без увеличения ее водосодержания - это очень важно для укладки бетона по т. н. литьевой технологии. Типичный пример такого способа ведения работ - монолитное домостроение, столь популярное в последнее время во всем мире.

Если повышенная пластичность и подвижность не нужны либо излиш­ни, либо не регламентируются технологией ведения работ (типичный при­мер - производство пенобетона), применение суперпластификаторов позволяет уменьшением воды затворения минимизировать В/Ц, вплотную приближая его к оптимальным показателям. При прочих равных условиях это дает 20-50 %-ный прирост прочности.

С помощью суперпластификаторов можно также и экономить цемент - из­ымать ту его долю, которая в бетонах исполняет роль не носителя прочности, а тривиальнейшего смазочного реагента. Экономическая целесообразность по­добной «экономии» в тяжелых бетонах весьма сомнительна - 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 «адсорбционную способность коагуляционных структур высокодисперсных гидроалюминатных новообразований», проблема излечима. Нужно только перед введением супер­пластификатора обеспечить начальную гидратацию цемента. Попросту говоря, обеспечить раздельное введение: сначала бетонная смесь некоторое время (1-2 минуты) перемешивается просто с водой и только потом к ней добавляется су­перпластификатор. Подобным нехитрым приемом удается экономить 15-20 % суперпластификатора.

Главный же недостаток суперпластификаторов - низкая живучесть бе­тонной смеси. Высокий пластифицирующий эффект всего через 30-40 минут значительно снижается. Сделать высококачественный бетон с их помощью достаточно просто, но вот сохранить его подвижность в процессе транспорти­ровки до момента укладки достаточно сложно. Это обусловило все большую популярность новых видов пластификаторов - карбоцепных (уже прижилось их название: 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 1-1,5 чел.-ч/м3 бетона при одновременном существенном повышении эксплуатационных характеристик бетонных изделий и конструкций. Все вместе это обеспечило повсеместное и массовое их применение в индустриальном строительстве. Трудно назвать хотя бы еще одну строительную химическую добавку, которой уделялось бы 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 - 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 -40 °С. Гарантийный срок хранения 1 год. Производится Новомосковским ПО «Оргсинтез».

2. Суперпластификатор Дофен (ДФ, С-4) - добавка, получаемая на осно­ве продуктов конденсации сульфокислот нафталина, его производных и аналогов с формальдегидом с использованием моечных кислот - 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 в г. Дзержинск Донецкой 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 анионак - тивная 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 -50 °С до +35 °С. Хранится в герметично закрытой таре, защищенной от солнечных лучей. Раствор негорюч, пожаро - и взрывобезопасен, малотоксичен.

5. Суперпластификатор 40-03 - смесь натриевых солей продуктов по­ликонденсации с формальдегидом сульфированных ароматических углеводородов, выделяемых при каталитическом крекинге и пиролизе не­фтепродуктов. Представляет собой 20 %-ный водный раствор плотностью 1,05-1,20 г/см3 (допускается осадок). Хранится в закрытом помещении при температуре не ниже -5°С с гарантией в течение трех месяцев.

6. Суперпластификатор СМФ - 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.

Выдержали испытанием временем и дожили до нынешних времен факти­чески всего два суперпластификатора. В России производится С-3, на Украи­не - «Дофен». Оба на основе сульфированных нафталинформальдегидов.

Хотя, по правде сказать, украинская строительная индустрия в большин­стве своем ориентирована все же на российский С-3. Причин тому несколько, но главное - качество. Если российское производство изначально было запро­ектировано таким образом, что получение суперпластификатора - конечная цепочка техпроцесса, то украинское - 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 «плава­ющими» характеристиками.

Между тем, в свое 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 драматичных 90-х годов. В связи со значительным снижением объемов строительного про­изводства эта продукция вскоре стала никому не нужна; технологические ли­нии были перепрофилированы, пришли в негодность либо вообще отправлены в металлолом.

Подъем 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 особо не распространяться на эту тему. 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 «запроектирования» добавок, отсутствующих в ГОСТе.)

В самое ближайшее время на рынке отечественных суперпластификато­ров намечаются серьезнейшие подвижки. На монопольность российского С-3 замахнулись украинские производители. Причем не какая-то отдельно взятая коммерческая структура, а очень солидное и уважаемое предприятие с двухве­ковой историей, самим своим названием свидетельствующее, что за дело взя­лись на государственном уровне - «Первый казенный химический завод». За­пуск линии по выпуску товарного украинского С-3 (пока только в жидком виде) должен состояться весной 2006 года. Если учесть, что на этом же предприятии производится и еще несколько строительных добавок (пластификатор второй группы эффективности, противоморозная добавка и ускоритель-уплотнитель), а поблизости находится единственный в Украине производитель гидрофобиза - торов, вырисовывается весьма интересная перспектива получения на постсовет­ском пространстве мощного, крупнотоннажного производителя полифункци­ональных строительных добавок мирового уровня эффективности. Во всяком случае, хочется в это верить.

И пусть россиян (белорусов, казахов и другие) не смущают границы и та­можни, - предприимчивые украинцы пролезут в любую щелку. Вернее, давно уже пролезли: только одно украинское предприятие сейчас выпускает до 3000 т простейших химических добавок в месяц, большая часть которых прямиком от­правляется выполнять строительные программы к столичным «крепким хозяй­ственникам». А уж полифункциональные составы, незаменимые в современном строительстве да еще и официально разрешенные на законодательном уровне - с руками оторвут.

Весьма интересная, можно даже сказать, эпохальная ситуация разворачива­ется на рынке строительных добавок и в вопросах формирования их цены. Не­давние аварийные обрушения в Украине и совсем свежие московские события еще раз всколыхнули общественное мнение в вопросах надежности и долговеч­ности строительных объектов. Проблема эта существовала всегда. Здания и со­оружения рушатся постоянно. И не только у нас, и не только сейчас. В СССР, на­пример, даже ежегодно издавался цикл «Аварии в строительстве». Каждый год по нескольку ярко-красных книжечек - в одну не помещались все, даже самые крупные, аварии. Головотяпство, преступная халатность, ошибки проектирова­ния и строительства, форс-мажорные обстоятельства - неизменные спутники любого вида человеческой деятельности. И строительная индустрия здесь не исключение. Но если раньше огрехи строительства становились предметом рас­смотрения узких специалистов - не допустить повторения, то сейчас - механиз­мом формирования общественного мнения. Или инструментом сведения счетов в конкурентной борьбе.

То, что на рынке химдобавок ведется ожесточенная и нешуточная борь­ба, - для специалистов не секрет. Украинская ситуация в этом вопросе весьма показательна: концентрация химических производств и их потенциал по про­изводству строительных добавок значительно опережает уровень внутреннего потребления. Поэтому «толкание локтями» между производителями зачастую выходит за разумные рамки: от души врезать конкуренту посредством газетной публикации - в порядке вещей. Общественное мнение, не посвященное в пред­ысторию подковерной борьбы и совершенно не подготовленное к восприятию узкоспециализированной технической информации, тем не менее становится на дыбы - «Доколе? Кто виноват? Что делать?». В Украине, например, грамотно взбудораженное и умело направленное общественное мнение уже оформилось в директивное указание Госстроя: «усилить контроль за применением хим. до­бавок, применение которых не регламентировано должным образом». Иными словами, на пути импортной экспансии поставлен еще один барьер - защита от­ечественного товаропроизводителя в действии.

Все вышеперечисленное однозначно свидетельствует - в ближайшее время начнется (если уже не начался) серьезный передел ранка строительных химдо - бавок. В него будут вовлечены как отечественные, так и зарубежные произво­дители. Соперники разной весовой категории. Слабые рано или поздно начнут бить ниже пояса - демпинговать. И строительная индустрия, хоть на короткий срок, сможет вкусить все прелести современных строительных модификаторов по бросовым ценам.