Сучасне українське виробництво портландцементного бетону пов'язано з балансуванням на межі нульової рентабельності через високу конкуренцію і відсталою технології. Сировина стає все гірше, а частка його в структурі витрат все більше. У цих умовах відомі заходи вдосконалення, пов'язані з довгостроковими інвестиціями неможливі. У статті розглядаються шляхи, ефективного зниження вартості сировини без необхідності глобальних інвестицій.
Маємо таку концепцію компонування оптимального за ціною і параметрами бетону:
- в'яжуче повинно включати цемент максимальної активності, кількість води і властивості цементу повинні забезпечувати максимальну гідратацію до розрахункового терміну;
- для зменшення витрат в'яжучого пустотность заповнювач має бути мінімальна;
- вартість наповнювачів повинна бути набагато меншою вартості цементу.
Ці три методи адитивні, ефективність їх застосування складається. Їх можна застосовувати окремо або в поєднанні.
Впровадженню механоактівірующіх апаратів в технологію виготовлення бетону перешкоджають міфи, породжені спробами використання для цієї мети дезінтеграторів. Головні - «механоактивованого цемент втрачає активність при зберіганні протягом кількох годин» [7]. «Механоактивація цементу призводить до істотного зростання міцності в ранньому віці, але не впливає на міцність в далекій перспективі».
Насправді, істотний вплив на властивості цементу надає спосіб формування руйнівного впливу. Крайніх з можливих способів два - ударний і зсувний. При ударному способі руйнування, як це має місце в дезинтеграторах, відбувається не стільки подрібнення матеріалу, скільки спотворення поверхні цементу. Це і призводить до негативних наслідків. Існує альтернатива - цемент, подрібнений зсувними впливом [8]. Він втрачає активність зі звичайною швидкістю 5-10 # 37; в місяць, має практичне однакове перевага в активності в порівнянні з вихідним в будь-якому віці бетону.
Зсувний спосіб, в комбінації з ударним, реалізується в кульових млинах. Однак їх застосування пов'язано з неприйнятним подорожчанням підготовки сировини. Цього року ТОВ «Рим» планує початок серійного випуску роторно-інерційних млинів для активації цементу, заснованих на формуванні чисто сдвигового впливу. Пілотні екземпляри протягом більш ніж року проходять успішну апробацію на двох підприємствах в Ярославській області. Млини мають продуктивність 5 т / год при споживаної потужності 25 кВт, забезпечують приріст активності цементу на 25-35 # 37 ;. На рис. 1 показана гранулометрія цементу після помелу, на рис. 2 - зовнішній вигляд млина. Застосовуються два варіанти доставки активованого цементу до місця зберігання - періодичний, за допомогою пневмокамерного насоса (Монжус) і безперервний - інжекторним насосом. Процес активації автоматизований і не вимагає присутності оператора. До недоліків слід віднести необхідність зміни технологічної схеми виготовлення бетону і переобладнання системи відділення повітря для уловлювання тонких фракцій цементу.
Від цих недоліків вільні добавки, засновані на карбоксильних групах. Їх принцип дії пов'язаний зі зменшенням межслойного тертя бетонної суміші за рахунок величини і форми гідрофільних полімерних хвостів молекул. Таким чином, основна дія - знову пластифицирующее.
Для забезпечення оптимального водоредуцірованія в поєднанні зі збільшенням активності цементу перспективна модифікація пластифікаторів олігофосфонатамі. Наприклад, ВКФ-70П - продукт модифікації лігносульфонату, відноситься до пластифікаторів, але одночасно збільшує міцність, в порівнянні зі зразком без добавки, на 20-30 # 37; при однаковому В / Ц. Застосування добавки при виготовленні безопалубочного плит методом екструзійного формування на Воскресенському заводі ЖБКіІ дозволило знизити вимоги до міцності бетону при знятті натягу з канатів з 350 до 280 кг / см2. На наш погляд це свідчить про значне поліпшення властивостей цементного тесту через однорідності.
У напівсухому вибропрессовании дрібнозернистих бетонів, для якого характерна підвищена пустотность заповнювач, кращої на ринку виявляється добавка ВКФ - 70В - поєднання олігофосфоната з воздуходіспергірующім компонентом. Її застосування призводить до збільшення міцності і зменшення водопоглинання продукції в поєднанні зі зменшенням витрат цементу. Застосування добавки дозволило Воскресенському заводу ЖБКіІ заощадити понад 25 # 37; цементу при формуванні виробів на пресі «Бессер».
Якщо не брати до уваги можливість використання митих фракціонованих заповнювачів, мінімізувати пустотность можна розширенням діапазону розмірів часток в поєднанні з оптимізацією гранулометричний характеристики їх розподілу. Верхня межа крупності заповнювача обмежена товщиною вироби і технологією робіт. Для що зазвичай використовуються суміші піску і щебеню нижня межа приблизно відповідає 100 мкм. При використанні суміші з двох компонентів, навіть оптимізуючи їх співвідношення, важко домогтися пустотности менш 0,25. Зменшити пустотность можна введенням компонентів з меншим розміром частинок. Критеріями вибору є ціна, адгезія з цементним каменем, водопотребность. За ціною можливе застосування кремнийсодержащих наповнювачів - шлаків, зол і карбонатвмісними - вапняк, крейда. З міркувань адгезії і водопотребности застосування карбонатів переважніше. Мел дорожче ніж вапняк, але розмір його частинок відповідає необхідному. Вапняк вимагає помелу.
Частинки розглянутого розміру схильні до агломерування, що сприяє потраплянню повітря з агломератів в бетонну суміш. В роботі обґрунтований спосіб введення карбонатних порід в бетонну суміш у вигляді водної суспензії. Однак для збільшення ступеня наповнення суспензії в застосовувався лігносульфонат, що завадило розкрити можливості введення карбонату в повній мірі. Справа в тому, що лігносульфонат - не найкращий диспергатор для карбонату, крім того, сприяє воздухововлеченіе. Для обґрунтування способу введення заповнювача в суміш був поставлений експеримент з метою визначення залученого повітря по ГОСТ. Виготовлені і ущільнені за допомогою лабораторної виброплощадки зразки цементного тесту рівній рухливості ПК2 на цементі ЦЕМ I 42,5Н Оскольського заводу. Перший - контрольний, з цементу і води. В інших використовувалася суміш цементу і крейди МТД-2 в співвідношенні 9: 1. В одному випадку крейда вводився в сухому вигляді. В інших - у вигляді 70 відсоткової суспензії, із застосуванням низькомолекулярного поліакрилового диспергатора Orotan 734K фірми RhomenHaas і олігофосфонового диспергатора ВКФ-70Д, що не має піноутворення. Результати вимірювання об'єму залученого повітря наведені в таблиці.
Лабораторні результати визначення економічного ефекту обнадіюють - заміна цементу в'язким на основі оптимального поєднання карбонату у вигляді водної суспензії на ВКФ-70Д і цементу призводять до економії коштів від 500 руб / 1 м3 бетону. Зміною пропорцій цементу і суспензії можна домогтися оптимальної активності в'яжучого для будь-якої марки бетону. Дослідне впровадження методу з метою промислової апробації здійснюється в ТОВ «Волзький ЗБК» в даний час.
З точки зору мінімізації пустотности оптимальним співвідношенням розмірів компонентів є в 6 - 8 разів [14], в той час як різниця в розмірах між крейдою і піском - в п'ятдесят разів. Необхідно введення ще одного компонента. Матеріал необхідних розмірів був отриманий подрібненням кар'єрного піску з Мкр = 2,5 в млині РИМ. На рис. 4 показані його гранулометричні характеристики. Крім успішного застосування в важких бетонах, такі розміри дозволяють здешевити важку складову легких бетонів без втрати міцності. Замість цементу прошарку між легким заповнювачем доцільно формувати з суміші цементу, суспензії крейди і меленого на млині «РИМ» піску в співвідношеннях, що забезпечують мінімальну пустотность заповнювач.
Таким чином, ефективно знизити собівартість бетону, зменшити коефіцієнт варіації можна за рахунок зміни схеми підготовки сировини з використанням роторно-інерційних млинів, застосуванням сучасних модифікаторів активності цементу і розширенням сировинного асортименту карбонатами.
1. Керівництво по підбору складів важкого бетону // НДІЗБ, М. Стройиздат, 1979.
2. Bolomey J. Deformation elastigues, plastigues et de retrait de guelgues betons. Bulleten technique de la Suisse Romande. Ann. 68, № 15, 1942.
3. Faury J. Le beton Dronod. Paris, 1953.
10. Той Л.Ф. Розташування на площині, на сфері і в просторі, М. ГІФМЛ, 1958.
14. Ахвердов І.М. Основи фізики бетону. М. Стройиздат, 1981.