Добро пожаловать на официальное интернет-представительство Некоммерческого Партнерства "Союз производителей бетона"
Союз создан в 2003 году с целью координирования, регулирования и управления разрозненными отраслями, нормальное функционирование которых необходимо для общего развития рынка бетона. Мы заинтересованы в формировании и укреплении здоровой экономической политики на строительном рынке.






ПРИГЛАШАЕМ ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ


МЫ СОТРУДНИЧАЕМ



НАШИ ПАРТНЕРЫ







АВТОРИЗАЦИЯ
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?


ЦЕМЕНТ - СТАТЬИ


Прислать свою статью

23.09.2012

Наноцемент – основа эффективной модернизации заводов сборного железобетона

Комментариев: 0 | Количество просмотров: 6731

Автор: М.Я, Бикбау, акад. РАЕН, д.х.н. ООО "Московский ИМЭТ"

Согласно планам, утвержденным Министерством регионального развития РФ по «Стратегии развития промышленности строительных материалов и индустриального домостроения до 2020 года», объемы общего потребления сборных железобетонных конструкций и изделий должны возраст с 20,3 млн м3 в 2011 году до 39,8 млн м3 в 2020 году, а объемы потребления панелей и других конструкций для крупнопанельного домостроения должны увеличиться с 4,7 млн м2 в 2011 году до 9,4 млн м2 в 2020 году. И хотя эти документы, к сожалению, не учитывают в должной мере проблемы и сложности, обнаружившиеся в ходе выполнения предыдущих национальных проектов и программ, внимание властных структур к данному вопросу не может не радовать.

Существующие заводы по производству сборного железобетона построены 25–35 лет назад и оснащены в основном морально и физически устаревшими технологиями и оборудованием, отличаются значительными энергетическими и трудовыми затратами на производимую продукцию. Если учесть загруженность существующих предприятий не более чем на 30–35% проектных мощностей, то планируемые показатели могут быть достигнуты. Еще более ускорило бы модернизацию предприятий сборного железобетона решение правительства по льготным, длинным кредитам. Пока же этого нет, заводам сборного железобетона следует самостоятельно проводить модернизацию предприятий в плане значительного обновления их продукции для возможно полной комплектации строящихся многоэтажных домов, спортивных комплексов, складов, промышленных зданий новыми конструкциями из сборного железобетона по системе ИМЭТ:

– несущими колоннами из трубобетона заводского изготовления;
– преднапряженными пустотными плитами перекрытий:
– длинномерными ригелями;
– длинномерными арками для кровель;
– навесными панелями и перегородками;
– трубобетонными сваями;
– архитектурным бетоном – бортовым камнем, тротуарной плиткой, столбиками, элементами фонтанов и т. п.;
– лифтовыми шахтами, санкабинами и др. номенклатурой изделий.

Значительные объемы сборного железобетона потребуются для строительства в существующей и новой Москве сборных оснований автомобильных и железных дорог, метрополитена и трамвая, инженерных сооружений в виде эстакад, мостов, подземных и надземных переходов (см. статью «Москве транспортные магистрали ХХI века» в настоящем номере):

– трубобетонные колонны, сваи и плиты;

– длинномерные конструкции для эстакад, подземных и надземных переходов;

– блоки тоннельных, станционных и вестибюльных обделок метрополитена;

– стеновые блоки, гладкие перекрытия, замки, вкладыши, пешеходные переходы, платформенные плиты, фундаментные блоки, пустотные настилы.

Во всех случаях существует возможность радикального повышения технологического уровня заводов сборного железобетона, повышения качества и номенклатуры конструкций, снижения энергозатрат за счет исключения пропарки изделий, уменьшения себестоимости за счет снижения расхода портландцемента, в среднем в 1,8–2,0 раза и возможности применения различных нерудных со сниженными требованиями к их качеству для производства бетонов. Такая возможность связана с реализацией перехода заводов по производству сборного железобетона на модифицированные портландцементы.

Для модернизации заводов ЖБИ ОАО «Московский ИМЭТ» предлагает создание на предприятиях компактных линий по переработке товарных портландцемента или клинкера в модифицированный портландцемент (далее малоклинкерный наноцемент). Такая линия не требует больших площадей, ее удобно встроить между складами цемента и цехами по производству изделий из бетона. Технологическая схема получения малоклинкерных наноцементов с применением минеральных добавок приведена на рис. 1.

рис. 1 Технологическая схема получения малоклинкерных наноцементов с применением минеральных добавокВ качестве основного помольного агрегата в разработанной нами технологической схеме получения наноцемента используют производимые промышленностью трубные шаровые мельницы, куда подаются все компоненты смеси, включая портландцементный клинкер и минеральные добавки, в кусковом виде с предварительной сушкой при необходимости. При этом в шаровой мельнице достигается не только эффективное измельчение и механоактивация зерен клинкера и частиц минеральных добавок, но и нанокапсуляция частиц модифицированной полимерной оболочкой.

Одним из важных условий для получения наноцемента заданного качества является желательная минимальная влажность минеральных добавок, величина которой не должна превышать 2% масс. При надлежащем соблюдении этого требования достигаются заданные свойства малоклинкерных наноцементов.



Рис. 2. Высокопрочный бетон на наноцементе в куполах комплекса «ЯНТАРЬ», ЦБ РФ, под г. Можайском Московской области. Возведен в феврале 1999 г. Диаметр большого купола 8,5 м, толщина оболочки купола 100 мм, бетон марки В 60.Как отмечалось выше, в качестве клинкерных добавок при производстве наноцемента могут использоваться существующие в регионе не только различные природные пуццолановые породы, мелкие кварцевые пески, отходы вскрыши и т. п., но и техногенные отходы: золы и шлаки различных производств, которые, как правило, хранятся на открытых площадках. Поэтому основными требованиями к минеральным добавкам являются не только высокое содержание кремнезема и соединений, но и минимальная влажность исходных компонентов, суммарная величина которых не должна превышать 3% масс. В этой связи разработанная технологическая схема включает участок сушки кремнеземистых добавок.

К настоящему времени накоплен значительный опыт работы по новой технологии России, разработана первичная нормативная база, проведены сертификационные испытания, в частности в США, Испании и Италии. Опыт промышленной реализации механохимически активированных наноцементов позволил начать освоение новой технологии в практике цементной промышленности, на настоящее время произведено и успешно применено более 2 млн т нового цемента.

Строительно-технические свойства механохимически активированных цементов позволяют получать на их основе высокопрочные бетоны марок 500–800 и сверхпрочные бетоны до марок 1300–1500, широкий ассортимент железобетонных изделий без применения пропарки, а также быстротвердеющие, водонепроницаемые и другие весьма необходимые в современном строительстве бетоны. Освоено производство и применение высококачественных железобетонных изделий с повышенной долговечностью, что подтверждено двадцатилетним опытом применения новых бетонов в военном, специальном, традиционном строительстве и благоустройстве (рис. 2).

Механохимическая обработка цемента позволяет производить разработанные и сертифицированные ОАО «Московский ИМЭТ» наноцементы под наименованием «Сухие механоактированные смеси (СМС)» – цементы со сниженным содержанием клинкерной части до 90% масс (СМС-90), 75% масс (СМС-75) и 50% масс (СМС-50) по ТУ-5735-040-05442286-00 с прекрасными строительно-техническими свойствами (табл. 1).

В табл. 1 приводятся средние данные наноцементов для составов СМС-90, СМС-75 и СМС-50, включающих химически наиболее инертный материал среди минеральных добавок – кварцевый песок.

Таблица 1

Механохимически активированный портландцемент получил в первые годы своего применения наименование – вяжущие низкой водопотребности (ВНВ). Новые вяжущие прошли широкую апробацию в 1988–1991 годах в рамках специального государственного заказа Госстроя СССР – «Стройпрогресс-2000», когда ведущие институты страны (НИИЖБ, НИИцемент, ВНИИжелезобетон и др.) провели значительный объем подготовительных работ по массовому освоению новой технологии в строительном комплексе СССР, предполагалось создать региональные помольные цеха для получения дополнительно 20 млн т вяжущих низкой водопотребности. Научная основа получения и свойств модифицированных цементов, называемых наноцементами в связи с доказанным наличием на поверхности зерен цемента оболочки модифицирующего вещества толщиной 20–60 нм, опубликована в фундаментальной работе [3] .

Новая технология дает возможность активного вовлечения в производство цемента местных нерудных материалов: некондиционных щебней и гравия, мелкозернистых песков и кремнеземистых добавок природных пород, а также зол и различных шлаков. Подобная схема применялась в послевоенные годы прошлого века во Франции, в Европе в настоящее время насчитывается 70 помольных цехов, измельчающих привозной клинкер. Такой подход широко используется в КНР: клинкер производится на мощных предприятиях, 50–70% его измельчается в цемент непосредственно на цементных заводах, а остальная часть клинкера продается на небольшие предприятия, которые перерабатывают его в цемент на своих помольных линиях, добавляя местные минеральные добавки.

Можно, однако, констатировать следующий факт - совершенствование строительно-технических свойств портландцементов во всем мире уже несколько десятков лет не позволяет сколько-нибудь ощутимо повысить их активность более классов по прочности 42,5 – 52,5, а возрастание требований к качеству бетонов с высокими и сверхвысокими эксплуатационными свойствами вызвало развитие оптимизации подбора составов бетонных смесей, ужесточение требований к качеству нерудных заполнителей, использование достаточно дорогих химических добавок и микрокремнезема. Попытки получения более активных цементов для высокопрочных бетонов ведутся во многих странах,можно указать на первый такой специальный цемент – Nanodur CEM II/B-S 52,5 R, производимый более тонким измельчением цемента и кварцевого песка без ввода микрокремнезема, однако требующий значительных расходов цемента (более 600 кг на м3 бетона) и специальных добавок для получения бетонов UHPC [4]. Немцы пока далеко позади россиян, они не знают российской технологии наноцементов, мало читают наши труды.

В отличие от этого подхода механохимическая активация цемента в сочетании с нанокапсуляцией – новое направление регулирования строительно-технических свойств и получения высококачественных бетонов типа НРС с вышеуказанными свойствами, наиболее конкурентоспособное, с обычным модифицированием бетонных смесей, которое упрощает требования к крупному и мелкому заполнителям, исключает применение микрокремнезема и дорогих химических добавок, позволяя таким образом существенно снизить стоимость бетона, отказаться от его тепловой обработки.

Разработанная российскими учеными технология производства наноцементов позволяет значительно (до марок М 72,5-М 82,5) повысить марочность чистоклинкерных портландцементов, а также организовать переход промышленности на производство малоклинкерных цементов с минеральными добавками, что дает возможность радикального уменьшения удельных энергозатрат на тонну цемента за счет снижения содержания портландцементного клинкера в таких цементах до 35–45% с сохранением высоких строительно-технических свойств материалов (табл. 2).

Таблица 2

Достигнутые показатели по свойствам бетонов на основе малоклинкерных наноцементов являются высшим мировым достижением в технологии цемента и бетона, однако производители технологически отсталой цементной промышленности России, отличающейся наиболее высокими в мире затратами топлива на тонну клинкера и цемента (составляющих около 206 кг у.т на тонну клинкера), не спешат с освоением новой технологии, требующей минимальных капиталовложений на ее освоение [5]. Отсутствие реальных инноваций в цементной промышленности подтверждает факт, что за 2003–2010 годы в цементной промышленности России даже освоение сухого, энергосберегающего способа производства цемента составило… 1,5% от общего объема производства – таких темпов модернизации отраслей мир не знал. В России только говорят о необходимости энергосбережения. Разработанная и проверенная в промышленности, в производстве миллионов кубометров бетонов технология малоклинкерных наноцементов могла бы снизить удельные затраты топлива на тонну цемента на 40–60 кг на любом предприятии, независимо от способа производства и года его постройки. Реальная инновация не нужна в стране уже более 20 лет, невзирая на то, что может не только позволить сэкономить 2–3 млн т топлива, но и произвести десятки миллионов тонн цемента без строительства новых цементных заводов, только за счет расширения мощности отделений помола цемента.

«Стратегия развития промышленности строительных материалов и индустриального домостроения до 2020 года», утвержденная приказом Минрегиона РФ 30 мая 2011 года за № 262, определяет необходимость увеличения годового объема производства цемента в России до 97,8 т в 2020 году по «инновационному» сценарию и до 77 т по «инерционному» (к сожалению, значительно более вероятному) сценарию. По мнению автора настоящей статьи, программа не учитывает реальный опыт развития как отечественных, так и зарубежных технологий.

Рис. 3. Технологическая линия по производству малоклинкерного наноцемента на базе переработки цементного клинкераОбщая схема компоновки оборудования разработанной технологии приводится на рис. 3. Конструкция шаровой трубной мельницы предусматривает создание в ней разряжения на выходе продукта максимально до 1100 Па для увеличения производительности за счет уноса мелкодисперсных частиц смеси.

ОАО «Московский ИМЭТ» разработаны технологические линии для модифицирования портландцемента – превращения его в наноцемент или малоклинкерный наноцемент с любой производительностью. Наиболее оптимальные линии для заводов по производству сборного железобетона от 3–4 до 5–6 т новых цементов в час. В этом случае объемы наноцементов позволят обеспечить весь объем железобетона предприятия, средняя проектная мощность заводов ЖБИ составляет около 120 тыс. м3 бетонных изделий в год. При строительстве линий мощностью 20–25 тыс. т наноцемента на заводах ЖБИ с учетом использования существующей инфраструктуры необходимые капиталовложения могут быть снижены до 15–20 долларов.

В Москве наноцементы по регламентам и проектам ОАО «Московский ИМЭТ» производятся для выпуска собственной продукции на ОАО «МКСМ» с 1997 года и Спецпредприятии № 2 Экотехпрома с 2005 года.

Одним из выдающихся качеств наноцементов, в отличие от обычных, является уже подтвержденная результатами промышленных испытаний их способность не терять качество годами как при хранении в таре, так и в цементных силосах (табл. 3). Пока это не удалось никому в мире.

Таблица 3

Разработанные малоклинкерные цементы позволяют:

– радикально повысить качество и долговечность изделий из бетона и железобетона;

– в среднем в два раза снизить удельный расход портландцемента при получении заданного качества изделий из сборного и монолитного железобетона;

– исключить применение паровой термовлажностной обработки изделий;

– применять для производства высококачественных бетонных изделий портландцемент любых заводов и нерудные заполнители местного происхождения. Так, малоклинкерные наноцементы позволяют на слабых щебнях и мелких песках получать бетоны с высокой прочностью, водонепроницаемостью и долговечностью [7];

– производить современные длинномерные пустотелые преднапряженные железобетонные конструкции нового поколения для транспортного строительства.

Практическая оценка экономической эффективности применения малоклинкерных наноцементов, выполненная совместно с ОАО «УСК «МОСТ», показала возможность экономии от 500 до 1500 рублей на кубометр бетона в зависимости от номенклатуры изделий.

Размер капиталовложений на ввод одного помольного цеха мощностью 0,5 млн т в год составит около 20 млн долларов США, что в 8–10 раз ниже стоимости удельных капиталовложений при строительстве новых цементных заводов. Применение новой технологии может позволить отказаться от строительства новых цементных заводов и произвести в России дополнительно 30–40 млн т цемента только за счет расширения цехов помола цемента.

Продажу клинкера цементными заводами России для цехов помола наноцемента можно оформить как государственный заказ, тем более что цементные заводы могут поставлять его на создаваемые помольные цеха в зимнее время, когда спрос на цемент резко падает, а производить цемент впрок заводам невозможно в связи с ограничением сроков хранения обычного портландцемента двумя месяцами и отсутствием емкостей для его хранения. Подобную схему реализации новой технологии можно эффективно использовать и для труднодоступных районов – Крайнего Севера, Сибири и других регионов, тем более не имеющих прирельсовых складов для получения цемента.

Отсутствие широкомасштабного освоения в России в течение 20 лет технологии наноцемента, являющейся высшим мировым достижением в цементной отрасли за всю многовековую историю развития производства главного строительного материала современности, служит ярким примером несостоятельности надежд руководства страны на рыночный механизм освоения инноваций в ее промышленности.

Модернизация предприятий сборного железобетона остро нужна для реализации масштабного, не в пример нынешнему, строительства современного, доступного, комфортного жилья и долговечных высококлассных дорог и магистралей, достойных жителей великой страны.

Литература

1. Бикбау М. Я. Новые комплексные технологии строительства жилья // Строит. матер., оборуд. и технологии ХХ1 века. 2011. № 1. С. 30-32; № 2. С. 37-39; № 3.С. 36-37; № 4. С. 43; № 6. С. 40-43.

2. Принуждение к инновациям: стратегия для России // Сб.стат. и матер. / Под ред. В.Л. Иноземцева. Центр исслед. постиндустриального об-ва: М., 2009. 288 с.

3. Бикбау М. Я. Нанотехнологии в производстве цемента. ОАО «Московский ИМЭТ»: М., 2008. 787 с.

4. Дейзе Т. Переход от технологии Mikrodur к технологии Nanodur. Применение стандартных цементов в практике производства бетонов со сверхвысокими эксплуатационными свойствами // Бетонный завод. 2009. № 3. С. 4 –11.

5. Бикбау М. Я. Тонкое измельчение цемента с кремнеземистыми добавками - перспектива будущего // Современный цементный завод: Сб. докладов. 2006. Вып.1. С. 33–37.

6. Юдович Б. Э., Зубехин С. А., Фаликман В. Р., Башлыков Н. Ф. Цемент низкой водопотребности : новые результаты и перспективы // II Всероссийская (Международная) конференция по бетону и железобетону – пути развития.Т. 3, Технология бетона.М., 2005. С. 603– 622.

7. Бикбау М. Я. Сборный железобетон – технология будущего // ЖБИ и конструкции. 2011. № 4. С. 44–52.

Источник информации: Журнал "ЖБИ и конструкции"


Возврат к списку

Для того чтобы оставить комментарий, Вам необходимо авторизоваться.
3.151529416754

Реклама на портале


Rambler's Top100 Яндекс цитирования
Некоммерческое партнерство "Союз Производителей Бетона",2003-2011
Все права защищены. Публикация информации с сайта без активной гиперссылки на www.concrete-union.ru и согласования с руководством запрещена
Адрес электронной почты info@concrete-union.ru
Размещение рекламы на портале НП "Союз Производителей Бетона"