Строительство и архитектура/4. Современные строительные материалы

Калашников В.И., Мороз М.Н., Тараканов О.В.

ФГБОУ ВПО Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Эффективные бетоны нового поколения

Проанализировать статистику марочности выпускаемого бетона по средним городам с населением 500-700 тыс. чел., то по нашим сведениям самым востребованным является бетон М300-400. Если для отечественного строительства не нужны высокопрочные и сверхвысокопрочные бетоны нового поколения (за редким исключением), то должно быть хотя бы освоено производство высокоэкономичных бетонов общестроительного назначения нового поколения марок 150-700 с расходами цемента 150-300 кг на 1 м³ бетона. Такие пластифицированные бетоны по нашей терминологии, определяющей новый состав его, должны быть порошково-активированными, многокомпонентными. К порошково-активированным бетонам относятся как высокопрочные (R_сж=100-150 МПа), сверхпрочные (R_сж150), бетоны повышенной прочности (R_сж=50-100 МПа) и бетоны общестроительного назначения (R_сж=15-50 МПа). Высокие прочности достигаются добавлением дополнительных 2-3 компонентов заданной дисперсности из горных пород. Такая стратегия полностью соответствует последним постановлениям Правительства РФ, Министерства строительства и ЖКХ РФ по разработке композиционных материалов. Какие проблемы необходимо решать для производства таких бетонов:

1. Производство дисперсных порошковых наполнителей (каменной муки) из местных горных пород с удельной поверхностью Sуд=3000-4000 см²/г;

2. Улучшение качества намывных песков, добываемых земснарядами, с отмывкой их от илистых, глинистых и пылеватых примесей на пескомойках;

3. Производство на специализированных карьерах нерудной промышленности не только щебня, но и каменной муки, тонкого дробленого песка и дробленого песка-заполнителя;

4. Наращивание производства поликарбоксилатного суперпластификатора и строительство новых заводов.

Таким образом, центр тяжести необходимо перенести на получение дополнительных сырьевых компонентов, с помощью которых можно получать бетоны с прочностью до 100-120 МПа без использования микрокремнезема, количество которого оценивается в России в объеме 150 тыс. тонн (выпуск 4-5 млн. м³ бетона при содержании микрокремнезема 10 % от массы цемента). При осуществлении такой концепции возможна организация производства дешёвой каменной муки из горных пород непосредственно на заводах ЖБИ и ДСК с созданием отделений помола (по аналогии с заводами газобетона, газосиликата, силикатного кирпича). Такой вариант исключает зависимость заводов от поставщиков каменной муки.

Нами изучены многие молотые горные породы в качестве добавок каменной муки в бетоны. К ним относятся плотные известняки, доломитизированные известняки, доломиты, кварцевые пески и песчаники, граниты, диориты, базальты, диабазы и т.п. Перспективно строительство цехов по выпуску тонкого природного песка (сепарированного) и молотого песка (известняка, доломита) на базе крупных ДСК и ЖБК. Молотые пески (микрокварц) выпускаются Раменским и Люберецким ГОК, но они стоят дороже цемента. Себестоимость 1 тонны молотого кварцевого песка обходится не дороже 500-600 руб. за 1 тонну. Молотый известняк имеет себестоимость и того ниже.

Тормозом в производстве бетонов нового поколения является наличие старых бетоносмесительных узлов, рассчитанных на дозирование трех сухих компонентов бетонной смеси. В настоящее время, как указано ранее, закупаются новые технологии формования, а на бетоносмесительных узлах экономят. Необходимо переоборудование дозировочных отделений старых бетоносмесительных узлов. Прецеденты такого переоборудования по нашим рекомендациям имеются. В г. Рязани в июне-июле будет сдан в эксплуатацию новый завод ЖБИ с несколькими бункерами для дозирования 6-8 компонентов. В г. Тольятти по нашим рекомендациям на бетоносмесительном узле будет установлено 8 бункеров для компонентов бетона. Приобретены дробилка и мельница для дробления и помола известняка.

Много нерешенных проблем с организацией производства самоуплотняющегося бетона (СУБ). Эти бетоны являются вершиной прогресса в науке и техники бетонов на сегодняшний день. Разве они не определяют стратегию инновационного развития бетонного кластера в России? В Евросоюзе производство самоуплотняющегося бетона на заводах сборного железобетона составляет около 50 %. В нашей практике они практически не производятся. И если появляются сообщения в российской печати, то это высокопластичные бетоны, не удовлетворяющие американским нормам АSТМ или трем последним маркам СУБ Евростандарта. Без каменной муки, тонкого песка и оптимальной гранулометрии заполнителей они не могут быть получены.

Разработкой их и исследованием усиленно занималась и занимается коллектив нашей кафедры «Технология строительных материалов и деревообработки». Нами разработаны не только высокопрочные и сверхпрочные бетоны и фибробетоны (в том числе соответствующие зарубежным «High Performant Concrete»), но и бетоны общестроительного назначения с прочностью 30-60 МПа. Имеется и промышленная реализация в г. Красноярске. Различия между порошково-активированными высокопрочными бетонами и бетонами общестроительного назначения с прочностью 30-60 МПа исчезают, если сравнивать их по величине обобщающего экономического, технического и экологического критерия – удельного расхода цемента на единицу прочности бетона при сжатии , кг/МПа. Какие бы научные исследования не проводились с целью создания эффективных бетонов, оценочным критерием должен стать удельный расход цемента на единицу прочности. Он должен быть не выше 4-5 кг/МПа. Если это сверхпрочный бетон с R_сж=150 МПа, то расход цемента должен быть не выше 600 кг на 1 м³ бетона. Если это бетон с прочностью 40 МПа, то расход цемента не должен превышать 200 кг на 1 м³ бетона. Получение таких значений и дальнейшее снижение его в перспективе должно быть стратегическим направлением инновационных технологий.