Применение вяжущего низкой водопотребности в производстве бетона и сборного железобетона
Ускорение темпов жилищного строительства — одна из важнейших задач национального проекта Российской Федерации. Поэтому необходимость максимальной мобилизации всех резервов в полной мере относится и к рациональному использованию материальных ресурсов.
Порядка 75–80% прироста потребностей могут быть удовлетворены за счет широкого использования вторичных ресурсов и отходов промышленности. Так как основные потребители цемента — предприятия строительной индустрии, главным направлением его экономного расходования является:
- совершенствование технологии приготовления современных бетонов;
- применение эффективных пластифицирующих добавок;
- замена части цемента минеральными добавками, вторичными ресурсами (зола-унос, золошлаковые отходы ТЭС, тонкодисперсные гранулированные доменные шлаки и др.);
- разработка и организация массового производства высокоэффективных многокомпонентных вяжущих веществ.
Технология производства вяжущих низкой водопотребности (ВНВ) была разработана более 20 лет назад для повышения качества цемента и увеличения его производства. В 1988 г. ВНИИжелезобетона Госстроя СССР сделал сообщение для ведущих специалистов Госстроя СССР и строительных министерств об успешных исследованиях по дальнейшему эффективному использованию суперпластификатора С-3 с целью получения цементов и многокомпонентных вяжущих веществ низкой водопотребности и высокой активности. Результатом исследований явилось вяжущее вещество низкой водопотребности (ВНВ), позволяющее снизить расход цемента на 70% и обеспечить прочность образцов-кубов при сжатии до 1 500 кг/см2. ВНВ получили путем совместного помола цемента марки 400 и сухого суперпластификатора С-3, при этом в различных марках ВНВ взамен части цемента использовали речной песок (ВНВП), гранулированный шлак (ВНВШ) и другие добавки.
Экспериментальные производственные испытания разработанной технологии были проведены в территориальных подразделениях Минсевзапстроя СССР (концерна «Россевзапстрой»): на заводе ЖБИиК ТСО «Череповецметаллургхимстрой» (АО «Череповецпромстрой»), где использована помольная установка СМ-1456 (рис. 1), на заводе «Стройиндустрия», ТСО «Горькийстрой» (аналогичная установка, фирма «Нижегородстрой»), на Тульском заводе строительных материалов ТСО «Туластрой» («Туластрой сервис»), где использована помольная установка ШБМ-250х390 (рис. 2). Принципиальные схемы производства ВНВ на этих предприятиях обусловлены принятой технологией и имеющимся оборудованием.
На заводе ЖБИиК получено более 800 т ВНВШ-50, из которых изготовлена опытная партия дорожных плит (бетон марки 400), показавших при испытании (табл. 1) все прочностные характеристики тяжелого бетона, также был приготовлен дорожный бетон марки 300. При отработке технологии на заводе были сделаны лабораторный и производственный подборы технологических параметров процесса совместного помола цемента, доменного гранулированного шлака, сухого суперпластификатора. При помоле вяжущего на шаровой мельнице СМ-1456 до показателя удельной поверхности 4 500 см2/г ее производительность составила 2,4 т/ч. В тресте «Оргтехстрой» ТСО «Туластрой» («Туластрой сервис») проведены лабораторные исследования и экспериментальные производственные испытания технологии получения ВНВ и тонкомолотого многокомпонентного цемента (ТМЦ) на цементах Старооскольского и Косогорского цементных заводов. На Тульском заводе строительных материалов изготовлены четыре опытные партии ВНВ (по 3,4 т). Из полученных партий ВНВШ-50 и ВНВП-50 на Щекинском заводе железобетонных изделий выпущены фермы пролетом 12 и 18 м (бетон марки 300), а также подоконные доски и фундаментные блоки (бетон марки 200). Испытания бетона с использованием ВНВ показали (табл. 2), что расход цемента снижается до 80% с одновременным повышением прочности на 36% через 4 ч., на 17% через 28 сут. после тепловлажностной обработки и на 2% при естественном твердении. Такая прочность ВНВ может быть объяснена высокой плотностью цементного камня.
В лабораторных условиях приготовление ТМЦ производили с помощью двухкамерной шаровой мельницы (размер 0,5 х 0,56 м) периодического действия, а испытание бетона — по методике «Гипроцемента», когда характеристика измельчаемости представляется в виде функциональной зависимости удельного расхода электроэнергии от тонкости помола, выражаемой величиной удельной поверхности или остатка на сите. В ходе исследований определяли кинетику измельчения путем периодического отбора проб вяжущего материала с последующим определением удельной поверхности (S, см2/г).
В качестве минеральной добавки при получении ТМЦ применяли гранулированный доменный шлак НПО «Тулачермет» Министерства черной металлургии СССР. Как пластифицирующую добавку использовали суперпластификатор С-3 в жидком виде (0,7% от массы вяжущего, введенного в бетонную смесь с водой затворения), что явилось оптимальным вариантом при применении ТМЦ с удельной поверхностью 4 500 см2/г при расходе портландцемента 150 кг на 1 м3 бетонной смеси (табл. 3). Испытания бетона на основе ТМЦ показали, что расход цемента снижается до 70% с одновременным повышением прочности на 62% через 4 ч. и на 37% через 28 суток после тепловлажностной обработки.
На действующей технологической линии завода «Стройиндутрия» ПКО «Железобетон» ТСО «Горькийстрой» (фирма «Нижегородстрой») получена опытная партия ВНВП-50 (3 т), из которой на заводе ЖБК-3 (г. Заволжье) по подобранному составу бетона изготовлена опытная партия ригелей марки Р-40-27 (бетон марки 300) серии ИИ-04-3. Ригели испытаны в соответствии с требованиями ГОСТ 8829-85. Прочность бетона после тепловлажностной обработки (распалубочная) составила 219 кг/см2, а на момент испытания — 358 кг/см2, что подтвердило правильность лабораторного подбора составов.
Таким образом, в результате лабораторных исследований и экспериментальных производственных испытаний бетонов, полученных на основе совместного помола портландцемента различных марок и минеральных добавок в присутствии суперпластификатора С-3, выявлены рациональные области эффективного применения ВНВ и ТМЦ на предприятиях строительной индустрии Минсевзапстроя СССР (ОАО «Россевзапстрой»): использование тонкодисперсного ВНВ и ТМЦ на основе портландцемента М400 и гранулированного доменного шлака позволяет выпускать высокопрочные бетоны (марок 500–800) или низкомарочные бетоны с экономией цемента до 80%, а использование тонкодисперсного ВНВ на основе строительного песка — бетоны марок 200–300 с экономией портландцемента до 50% в расчете на 1 м3 бетона. С учетом расхода цемента при выпуске ВНВ и ТМЦ обеспечивается экономия 40–70% цемента. Это позволяет рекомендовать их для широкого внедрения. Результаты исследований внедрены на заводах строительных материалов и заводах ЖБК ОАО «Россевзапстрой» РФ. Бетоны с добавкой шлака характеризуются повышенной сульфатостойкостью, удовлетворительной морозостойкостью и рядом других положительных свойств. При этом обеспечивается значительная экономия цемента.
Литература
1. Бабаев Ш. Т., Малков В. Ю., Фахратов М. А.,
Горшков В. Б., Васильев Ю. А. «Опыт выпуска и применения высокоэффективных вяжущих веществ в территориальных подразделениях Минсевзапстроя СССР». Научно-технический информационный сборник, №7. — М., 1989 г.
2. Кальгин А. А., Фахратов М. А., Кикава О. Ш., Баев В. В. «Промышленные отходы в производстве строительных материалов». — М., 2002 г.
| Автор: М. А. Фахратов, В. И. Сохряков, Я. И. Морозова, М. А. Гончарова Дата: 06.12.2010 Журнал Стройпрофиль 8-10 Рубрика: бетоны и жби: технологии, оборудование Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |  |