timelapse

Оценка эффективности цементов, применяемых в российском строительстве

В современном строительстве бетон и железобетон являются одними из основных строительных материалов при возведении сборных и монолитных зданий и сооружений. Повышение качества и долговечности бетона и железобетонных конструкций зависит от решения целого ряда вопросов, а именно:

  • применение качественных цементов, заполнителей, бетонных и растворных смесей;
  • обеспечение качества выполнения строительно-монтажных работ при монолитном возведении зданий и сооружений;
  • соблюдение требований нормативно-технической документации по уходу за твердеющим бетоном;
  • организация всех видов контроля сырьевых материалов, бетонных смесей, бетонных конструкций (входной, операционный, приемосдаточный контроль);
  • обеспечение строительных лабораторий современным испытательным оборудованием и приборами;
  • применение передовых технологий для производства бетонных смесей и сборных ж/б конструкций;
  • применение современных способов повышения стойкости бетона, железобетона и конструкций из них.

Исходя из вышеизложенного техническая политика в области строительного производства должна быть направлена на стимулирование передовых технологий и применения эффективных материалов. Одним из важнейших факторов и гарантией качества бетонных и ж/ бетонных конструкций, как сборных, так и монолитных, является применение качественных цементов. На сегодня востребованы цементы, соответствующие требованиям ЕМ-197 или требованиям российского ГОСТ 31108-2003. Требования к цементам на современном этапе строительства отражены также в Технических рекомендациях ТР-166-04, разработанных ГУП «НИИМосстрой» и ОАО «НИИЖБ», по обеспечению качества бетонных и растворных смесей и предотвращения коррозии бетона и железобетонных конструкций.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ЦЕМЕНТОВ

1. Тонкость помола:

  • оптимальная величина удельной поверхности для российских цементов должна быть 350 - 380 м/кг (европейские цементы имеют удельную поверхность 400 кв. м/кг);
  • по остатку на сите 009 - не выше 5% (цемент Сухоложского завода имеет удельную поверхность 380 кв. м/кг, остаток на сите 009 - 1,8%).

Вышеуказанное исключает водоотделение в бетонных смесях, трудовые затраты на доводку верхней поверхности изделий, повышает прочностные показатели в верхней зоне ж/б конструкций.

2. Сроки схватывания цемента для стройиндустрии и монолитного строительства должны соответствовать:

  • начало схватывания - в пределах до З ч;
  • конец схватывания - 4,0 - 4,5 ч.

Вышеуказанное обеспечит получение заданной прочности в требуемые сроки.

3. Нормальная густота цементного теста (водопотребность) должна быть в пределах 25 - 26,5% для исключения водоотделения в бетонных смесях и повышения прочностных показателей.

4. Выполнение требований СНиП 2.03.11-85 по допустимому содержанию в цементе щелочи. Не более 0,6%, что исключает трещинообразование и высолообразование в бетонных конструкциях. Как показала практика, возможно содержание R2O в пределах 0,7 - 0,72% (ф. Лафарж).

5. Хранение разных видов цементов - раздельное, что обеспечивает стабильность качества бетонных и растворных смесей.

Большое значение в проведении работ по улучшению качества цемента имеет то, что ГУП «НИИМосстрой» является постоянным участником международных конгрессов производителей цемента, где мы встречаемся с директорами всех цементных заводов, предоставляем анализ влияния качества цементов на бетонные конструкции, т.е. оказываем влияние на улучшение качественных характеристик цементов.

В московском строительстве применяются цементы примерно с 15 цементных заводов. Однако цементы только нескольких заводов отвечают требованиям московского строительства:

- ЗАО «Вольскцемент». Качественные характеристики Вольского ПЦ500ДО дают возможность получать бетоны классов В60-В80 для изготовления ответственных железобетонных конструкций (колонны, стены, перекрытия). Содержание R2O не выше 0,55 - 0,65%; удельная поверхность кв. м/кг - 340 - 365; остаток на сите 008 - 2,9 - 4,3%; сроки схватывания, час/мин - начало - 3,00, конец - 4,00 - 4,30; нормальная густота - 24 - 25.

ЗАО «Вольскцемент» в опытном порядке на одном из заводов ОАО «ДСК-1» поставляло портландцемент с минеральными добавками шлака и опоки ГЩ500Д20. Железобетонные изделия изготавливали на Тушинском заводе ЖБК ОАО «ДСК-1» (г. Москва). К сожалению, на завод одновременно был направлен целый ряд партий цемента с различным количеством шлака и опоки, что не дало возможности определить оптимальное содержание минеральных добавок. Предварительные выводы по качеству цемента ПЦ500Д20 при практическом его применении на Тушинском заводе ЖБК ОАО «ДСК-1»:

1. Характеристика цементов по данным документов о качестве.
1.1. Все партии цемента имеют разное количество шлака и опоки, что не дает достоверных конечных результатов.
1.2. Учитывая вышеуказанное имеем разброс качественных характеристик цементов:
- удельная поверхность - 357 - 400 кв. м/кг;
- остаток на сите 008 - 0,3 - 0,8%;
- нормальная густота цементного теста - 28 - 29;
- начало схватывания - 2,35 - 3,20 ч;
- конец схватывания - 3,40 - 4,40 ч.

- ОАО «Новоросцемент», производство «Цементный завод «Пролетарий» М500Д0: содержание щелочи 0,65%; сроки схватывания - начало - 3,0 ч, конец - 4,0 ч; удельная поверхность не менее - 350 кв. м/кг. Является в московском строительстве эталоном среди марок ГЩ500ДО. Широко применяется для получения классов бетона В40, В60, В80.

- ОАО «Воскресенскцемент».

Клиентоориентированность является одним из главных принципов компании «Лафарж». Активно используя глобальный опыт и поддержку европейских и ведущих российских исследовательских институтов, Лафарж создает и разрабатывает наиболее актуальные адресные продукты, решения и сервисы для применения в производстве сборного железобетона, линейку специальных цементов, продукты, предназначенные для оптимизации производства товарного бетона, дорожного строительства и др. В компании создан департамент технического маркетинга, оказывающий техническую поддержку клиентам компании в рациональном применении цементов, работающий над созданием новых адресных продуктов с добавленной стоимостью. На рынках Центрального и Уральского регионов созданы лаборатории бетонов «Лафарж», оказывающие услуги контроля качества. Широко применяется М400Д5У в строительстве с удельной поверхностью 370 - 380 кв. м/кг; содержанием щелочей - 0,7% - 0,72%. Является эталоном среди марок ПЦ400Д5У, ПЦ400Д0, фактическая активность цемента составляет =45,ОМПа.

- Широкое применение имеют цементы ОАО «Сухоложскцемент» в Екатеринбурге, Тюмени, городах Урала и Сибири. Удельная поверхность цементов по Блейну составляет стабильно 380 кв. м/кг, тонкость помола (остаток на сите № 009) равен 1,9%; сроки схватывания в пределах- начало - 2,5, конец - 4,0 ч, т.е. цемент отвечает европейскому уровню.

- ЗАО «Рыбницкий цементный комбинат» ПЦ400Д20 имеет стабильные качественные показатели, отсутствие водоотделения. Потребители выражают благодарность за качество цемента. Однако к качеству многих цементных заводов РФ у потребителей есть замечания. Так, многие цементные заводы выпускают цемент с удельной поверхностью в среднем 260 - 300 кв. м/кг, в то время как европейские цементы имеют удельную поверхность 400 - 410 кв. м/кг. Результаты промышленного применения цементов с удельной поверхностью 260 - 300 кв. м/кг на предприятиях строительного комплекса г. Москвы показали:

  • замедленные сроки схватывания (начало - свыше 3,6 ч, конец - 4,5 ч, что не дает возможности при укороченных циклах тепловлажностной обработки получить отпускную и проектную прочность);
  • значительное водоотделение в бетонных смесях, что приводит к ослаблению конструкции и трудозатратам на доводку бетонной поверхности шлифованием.

КО МНОГИМ ЦЕМЕНТАМ У ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЕСТЬ ЗАМЕЧАНИЯ:

1) Ачинский цемент («БазэлЦемент») характеризуется, например, грубым помолом (удельная поверхность 240 - 260 - 300 кв. м/кг вместо 380 - 400 кв. м/кг), наличием водоотделения, содержанием щелочей до 1,16% вместо 0,6%. Поэтому имеет место трещинообразование в железобетонных изделиях, даже при температуре тепловлажностной обработки менее 60°С. Цемент не находит применения в крупных строительных организациях г. Москвы. На Бескудниковском комбинате ЖБК г. Москвы имело место массовое трещинообразование. По заключению ГУП «НИИМосстрой» цемент не применяется в Москве на других заводах.

2) В последнее время имеются претензии к качеству Шуровского цемента: по содержанию щелочи, удельной поверхности (324 - 340 кв. м/кг). Изготовление цемента производится на клинкерах разного химического состава, цемент потребителю поступает разного качества, что отражается на качестве и долговечности железобетонных конструкций. Есть также вопрос к величине удельной поверхности (324,0 - 340,8 кв. м/кг). Завод принадлежит к фирме «Хольсим», европейские цементы почти все имеют удельную поверхность в пределах 400 кв. м/кг. Почему же в России завод выпускает цемент с величиной удельной поверхности намного меньше, чем в Европе? Есть надежда, что в будущем цемент будет соответствовать европейским стандартам и будет востребован в московском строительстве и других городах России.

3) Цемент М500Д0 ОАО «Себряковцемент». На сегодня в испытательном центре ГУП «НИИМосстрой» успешно осуществляются испытания совместно с ОАО «Себряковцемент» по повышению качества этого цемента с оптимальными характеристиками по тонкости помола. Сравнительные испытания осуществляются с ПЦ М500Д0 ОАО «Вольскцемент», который является в московском строительстве эталоном. ОАО «Себряковцемент» получил рекомендации по улучшению его качества. Положительные результаты по применению этого цемента уже имеются: отсутствует водоотделение в бетонных смесях, имеет место стабильность прочностных показателей.

4) ЗАО «Осколцемент» ЦЕМ-1-42,5N. Водоотделение в бетонных смесях значительное, часто до 5 см, что ведет к снижению прочностных характеристик бетонных конструкций, шелушению бетонной поверхности, дополнительным трудозатратам по доводке бетонной поверхности. Удельная поверхность по Блейну колеблется 260 - 300 кв. м/кг. Цемент в московском строительстве почти не имеет применения, особенно при монолитном возведении зданий и сооружений. ЗАО «Осколцемент» изготавливает высокого качества цемент ЦЕМ-1-52,5N, однако он намного дороже по сравнению с ЦЕМ-1-42,5N и имеет применение только для высокопрочных конструкций.

5) ЗАО «Мальцовский портландцемент». В испытательном центре ГУП «НИИМосстрой» проведены исследования по повышению качества этого цемента с оптимальными характеристиками тонкости помола при удельной поверхности, равной 350 - 370 кв. м/кг, остаток на сите № 008 - 9,3 ± 1,5, остаток на сите № 009 - не выше 5% при величине нормальной густоты НГ=24. В настоящее время этот цемент проходит производственные испытания на заводах ЖБК ОАО «ДСК-1».

6) ОАО «Мордовцемент». СЕМI 42,5Б в последнее время оценивается положительно: водоотделение не наблюдается, прочностные показатели обеспечены.

7) ОАО «Липецкцемент». Основное применение - ЦЕМ 1 32.5Н. Удельная поверхность 310 - 330 кв. м/кг; проходит через сито № 008 - 7,5 + 1,5. Нормальная густота цементного теста - 28,5 ± 1, что приводит к водоотделению в бетонных смесях. ЦЕМ 142.5II: удельная поверхность 365 ± 10 кв. м/кг. Проход через сито № 008 – 5 ± 1%. Нормальная густота цементного теста - 28,75 ± 10, что ведет к водоотделению в бетонных смесях. По причине (не совсем известной) железобетонные конструкции после ТВО имеют трещины, также наблюдается нестабильность прочностных показателей. Применение в московском строительстве незначительное.

8) ЗАО «Михайловцемент». М400Д0 - за последнее время от московских строительных организаций имеется много замечаний по его применению:

  • замедление процессов твердения, что требует увеличения времени тепловой обработки ж/б конструкций;
  • величина остатка на сите № 009 равна 13,2% вместо 5,0%;
  • величина удельной поверхности равна 303,7 кв. м/кг вместо 370 - 380 кв. м/кг; 
  • начало схватывания 4,0 - 6,0 ч.

По опыту работы ОАО «ДСК-2», компании «ПИК» цемент имеет большое водоотделение и замедление сроков твердения.

9) ЗАО «Белгородцемент». Фактически величина удельной поверхности ПЦ500Д0 равна ≈ 320 - 330 кв. м/кг. По опыту работы ОАО «ДСК-3» (г. Москва) замечаний к цементу нет. Однако у ГУП «НИИМосстрой» и цементного завода есть договоренность повысить удельную поверхность цемента до 350 кв. м/кг, тем самым цемент будет востребован для любого класса бетона, без водоотделения. Массовая доля щелочных окислов в пределах 0,5%. В настоящее время на заводах ЖБК ОАО «ДСК-1» осуществляется производственное испытание цемента.

10) ЗАО «Савинский цементный завод». ЦЕМ 1 32,5Н. Массовая доля щелочных оксидов составляет 1,18 ± 0,2%. Значит, железобетонные изделия, изготовленные на этом цементе, во избежание трещинообразования нельзя подвергать тепловлажностной обработке при температуре выше 40 - 45°С. Требуется дополнительное исследование по выбору оптимальных режимов твердения железобетонных изделий.

11) ОАО «Ульяновскцемент», ПЦ 400-Д0 имеет повышенное содержание щелочных оксидов R2O - до 1,0%, что ведет к трещинообразованию ж/б конструкций, особенно при тепловлажностной обработке. В московском строительстве цемент не применяется.

12) ООО «Топкинский цемент». Цемент Топкинского завода часто поступает на московские заводы по производству бетонных и растворных смесей. По активности цемент соответствует требованиям, но повышенное содержание щелочей (до 0,95%) не позволяет широко применять его из-за наличия трещинообразования в железобетонных изделиях после тепловлажностной обработки. Отрицательно на качестве бетонной смеси сказываются также укороченные сроки схватывания цемента: начало - 2 часа 05 мин.; конец - 3 часа 18 мин.

13) ЗАО «Пикалевский цемент». ГУП «НИИМосстрой» совместно с кафедрой вяжущих и композиционных материалов РХТУ им. Д.И. Менделеева осуществляет исследования качества цементов, выпускаемых ЗАО «Пикалевский цемент» с целью повышения их эффективности в монолитном строительстве и в производстве ЖБИ. На исследования были представлены две пробы цемента: ПЦ 500 Д0-Н и ЦЕМ II/А-Ш 32:5 Б. Портландцементы испытывались на соответствие ГОСТ 10178-85 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия» и ГОСТ 31108- 2003 «Цементы общестроительные. Технические условия». Испытания также проведены на тепловыделение, гранулометрический и химический состав. Результаты химического анализа цементов показали повышенное содержание суммы оксидов щелочных металлов более 1,0%. Для достижения оптимальных характеристик портландцементов, выпускаемых ЗАО «Пикалевский цемент», с повышением их эффективности в монолитном строительстве и в производстве ЖБИ заводу по первому этапу рекомендовано:

1. Уменьшить содержание щелочи до 0,7 - 0,8% для обоих видов цементов.
2. Для обеспечения запаса марочной прочности уменьшить содержание частиц свыше 30 мкм для ПЦ 500 Д0-Н на 5 - 10%.
3. Для более интенсивного набора прочности в ранние сроки твердения и для снижения показателя водоотделения для ЦЕМ II/А-Ш 32,5 Б увеличить количество частиц в диапазоне до 5 мкм до 17 - 20%,
4. Для повышения активности выпускаемого цемента предпринять меры, позволяющие увеличить содержание С3S в получаемом клинкере.

В настоящее время приступаем ко 2-му этапу испытаний, т.к. проба цемента изготовлена с учетом рекомендаций.

14) ХайдельбергЦемент Рус (ООО «ТулаЦемент»). Цемент в настоящее время в стадии определения его качества в строительных организациях, в частности на заводах ЖБК ОАО «ДСК-1». Испытания проводятся в основном на получение требуемых прочностных характеристик бетона при изготовлении изделий по конвейерной и кассетной технологиям. Качественные характеристики бетона, определяющие его долговечность в условиях заводских технологий, пока не определялись. Чистота промышленного эксперимента будет определена после того, как в силосных банках не останется предыдущего цемента.

Желательно:

1) чтобы цементный завод имел заключения о качестве цемента от ведущих строительных институтов;
2) имел результаты промышленного применения цемента за период не менее месяца.

Таким образом, в целях повышения качества строительства производителям цементов необходимо работать в тесном контакте с потребителями, т.к. обе стороны имеют единую задачу - повышение качества и долговечности бетона и ж/6 изделий.

В ГУП «НИИМосстрой» функционирует испытательный центр для определения качества цементов, заполнителей, химических добавок, бетонных и растворных смесей по европейским и российским стандартам. Испытательный центр оснащен современным европейским оборудованием.

Испытания свойств цементов и эффективности применения в монолитном строительстве и стройиндустрии осуществляется поэтапно. В качестве эталона принят цемент ГЩ500Д0 ОАО «Вольскцемент», который имеет стабильные качественные показатели и соответствует требованиям условий московского строительства. 1-й ЭТАП: Сравнительные испытания пробы цемента с любого цементного завода с цементом ОАО «Вольскцемент». 2-й ЭТАП: Изготовление цемента для дальнейших испытаний в соответствии с рекомендациями ГУП «НИИМосстрой». 3-й ЭТАП: Сравнительные испытания цементов, изготовленных в соответствии с рекомендациями ГУП «НИИМосстрой», с цементом ОАО «Вольскцемент». 4-й ЭТАП: Испытание обоих цементов в бетоне для стройиндустрии и для монолитного строительства. 5-й ЭТАП: Промышленные испытания цементов в условиях бетонного завода с организацией контроля качества бетона на строительном объекте. 6-й ЭТАП: Заключение с выводами и рекомендациями.

Журнал "Строительная орбита"

В.Ф. Афанасьева, заместитель директора ГУП «НИИМосстрой»