Бетон продолжает совершенствоваться

О состоявшейся 18-21 июня в Киеве Всеукраинской научно-технической конференции ?Современные проблемы бетона и его технологий?

Карманова И. Бетон продолжает совершенствоваться // Будмайстер. 2002. №15. C.29-31

18-21 июня в Киеве в НИИ строительных конструкций (НИИСК) прошла Всеукраинская научно-техническая конференция ?Современные проблемы бетона и его технологий?. Организаторами конференции выступили Госстрой Украины, Академия строительства Украины, Творческий научно-технический союз строителей Украины, корпорации ?Укрстрой?, ?Укрстройматериалы?, ?Познякижилстрой?, ХК ?Киевгорстрой?, НИИСК, КНУСА, научно-производственная фирма ?Композит? (г.Черновцы?), завод железобетонных конструкций им. С.Ковальской (г.Киев). В работе конференции приняли участие более 350 специалистов из разных регионов Украины. К конференции выпущен сборник научных работ.

На конференции рассматривались следующие проблемы:

- структурообразование и свойства бетона;

- модифицированные бетоны;

- эффективные теплоизоляционные бетоны;

- специальные бетоны;

- ремонт и восстановление свойств бетона;

- информационные технологии и компьютерное материаловедение.

В рамках конференции прошел практический семинар ?Применение арматурного проката по ДСТУ 3760-98 при проектировании и изготовлении железобетонных конструкций?, в организации которого приняли участие Технический комитет по стандартизации ?Арматура для железобетонных конструкций?, НИИСК, НИИАСС, комбинат ?Криворожсталь?, корпорация ?Укрстрой?, ХК ?Киевгорстрой?.

Мировые тенденции технологии бетона

Доклад ХГУСА и Университета Варминско-Мазурский (Польша)

Международная систематика и терминология включают более 100 типов бетона на портландцементе и около 25 разновидностей бесцементных бетонов. В эту систему закладываются технологические признаки, составы, свойства, способы транспорта и укладки бетонных смесей, формования и твердения изделий и конструкций. В настоящее время принятая терминология дополнилась определениями, отражающими прогресс в науке о бетоне.

Концепция высокофункционального бетона (БВФ/НРС) была обоснована в конце 1980-х годов в Великобритании и является развитием уже хорошо известных высокопрочных бетонов. Эта концепция направлена на снижение стоимости бетонов для ответственных конструкций, например, мостовых - до 10%, с повышением эксплуатационного срока в 2-3 раза. Эти требования не всегда могут быть достигнуты при использовании традиционных компонентов, методов их смешения, формования и ухода.

Технология получения самоуплотняющегося бетона (БСУ/SCC) была предложена в Японии в конце 1980-х годов. Она основана на использовании литых бетонных смесей, способных без вибрации заполнять самые сложные конфигурации конструкций в форме или опалубке, высокой однородности без вовлеченного воздуха и водоотделения, с тщательными контактами с арматурой, отсутствием предрасположенности к образованию микротрещин и снижением важности последующего ухода за твердеющим бетоном.

В середине 1990-х годов во Франции была сформулирована концепция реакционнопорошковых (БРП/RPC) бетонов, основанных на принципах повышения однородности композиций за счет устранения крупного заполнителя и сокращения содержания песка и увеличения плотности матрицы за счет подбора гранулометрии зерен дисперсных компонентов, включая металлические, в сочетании с прессованием. Усадка не допускается, так как растет связность массы за счет микроармирования специальными волокнами при очень низком В/Ц.

Цемент перестает, в определенной мере, играть основополагающую роль, сложившуюся на протяжении столетий. Меняется стратегия производства клинкерных и смешанных цементов со специальными свойствами. Производство и применение цементов все больше формирует единую цепочку ?цемент - химические добавки -товарный бетон и специальные смеси?. По такой схеме формируется сегодня структура крупнейших мировых производителей цемента и бетона.

Традиционные и новые химические добавки, вводимые на стадиях получения цемента и приготовления бетонных смесей, стимулируют прогресс в технологии бетона. Это обосновывается не достижимыми ранее технологическими эффектами -разжижением, снижением до 40-45% водосодержания бетонных смесей при высокой однородности и стабильности, сохранности этих показателей длительное время. Проблема совместимости современных добавок с цементами является первоочередной.

Информационные технологии исследований и производства бетона основаны на широких возможностях компьютерной техники. Данные о тепловыделении, формировании температурных полей и напряжений, включая моделирование и прогноз, применительно к изделиям и конструкциям различной конфигурации и массивности составляют основу современных подходов к наблюдению и контролю твердения бетонов непосредственно на объектах или дистанционно.

Состояние бетоноведения в Украине

Доклад НИИСК

В Украине решение проблемы получения высококачественных бетонов с заданной долговечностью зависит от многих факторов: синтеза и применения высокоэффективных добавок отечественного производства; создания современных бетоносмесительных узлов; применения информационных технологий; расширения гаммы бетонов и смесей, в том числе сухих, специального назначения; создания нормативной базы и систем качества; разработки композиций и конструктивных решений по ремонту и санации существующих бетонных конструкций и т.д.

Самоуплотняющиеся бетоны. Сегодня современные пластификаторы (разрыхлители акрилатной и поликарбоксилатной природы) позволяют снизить потребление воды бетонной смесью на 45-50%. Их наличие позволило бы производить новый вид бетона - самоуплотняющегося. Но в Украине не разработаны рекомендации по определению их рецептур, не изучены в полном объеме свойства этих бетонов, в первую очередь деформационные. Об актуальности этой проблемы свидетельствует появление многочисленных трещин на объектах, построенных в Чернобыле.

Высокопрочные бетоны. В Украине ведутся исследования по созданию конкурентоспособных добавок отечественного производства и уже есть первые позитивные результаты. Основными добавками отечественного производства являются: дофен, система добавок Релаксол, разновидность добавок ГІЛКП и УПБ, амкироз, формиат натрия технический.

В Украину импортируется значительное количество добавок, но свойства бетонов, производимых с этими добавками из местных компонентов, не изучены специализированными институтами в достаточной мере. Кроме того, импортные добавки часто смешивают с отечественными, что ведет к непредсказуемым последствиям. Поэтому необходимо ввести обязательную сертификацию всех иностранных добавок. Существует также большая потребность в разработке новых нормативных документов, касающихся добавок к бетону (старые разработаны 30-15 лет назад).

Специальные бетоны. Номенклатура специальных бетонов в Украине постоянно расширяется. За последние 10 лет отечественными учеными разработаны новые виды бетонов и технологии для защиты от действия ионизирующего излучения, связывания радиоактивных отходов в водонераствори-мые композиции. Они нашли применение на объектах атомной энергетики.

Большую роль в придании специальных свойств играет дисперсное армирование, для которого может быть использовано базальтовое, стеклянное, стальное, чугунное, углегшастиковое волокна. Масштабные работы по созданию фибробетона с базальтовым волокном проведены в НИИСК, со стеклянным - в Национальном техническом университете Украины (КПИ). Такие добавки позволяют значительно увеличить прочность на растяжение, трещиностройкость, стойкость к удару и др. Эти виды бетонов нашли особое применение при усилении строительных конструкций. Предложены технологии ремонта строительных конструкций методом торкретирования из бетонных смесей с содержанием стальной фибры.

Получение современных высокопрочных бетонов возможно только на автоматизированных бетоносмесительных узлах. Такие узлы оборудуются современными информационными технологиями, которые обеспечивают автоматическую корректировку рецептур, подсчет использования сырья и др. Компьютерная сеть учитывает работу складов, дозаторного отделения и т.д. - управляет всем технологическим процессом. Информационные технологии разработаны украинскими учеными в ХГУСА, КНУСА и др. Современными узлами уже оборудованы завод им. С.Ковальской, фирма ?Основа-Солсиф?, строительство в Чернобыле. В настоящее время в Киеве строится несколько современных заводов.

Сегодня соотношение сборного и монолитного бетона изменяется в пользу последнего. Для производства монолитного бетона требуются высокоподвижные бетонные смеси с временем использования уже не 30-40 мин., а 3-4 часа, обеспечивающие высокую прочность.

К сожалению, в проектах массового жилищного строительства заложены бетоны низких марок. Это существенно повышает материалоемкость строительства. Анализ объектов ХК ?Киевгорстрой?, выполненный немецкими специалистами, показал, что применение высокопрочных бетонов, эффективных теплоизоляционных материалов и новых конструктивных решений позволило бы снизить материалоемкость на 25-30%.

В Украине широко распространяется производство сухих смесей. Коллективом украинских ученых совместно с Ассоциацией производителей сухих строительных смесей разработаны и утверждены Госстроем Украины ДБН В.2.6-22-2001 ?Конструкції будинків і споруд. Влаштування покритів із застосуванням сухих будівельних сумішей?. Это первый в Украине государственный нормативный документ по применению сухих смесей. В настоящее время разрабатывается технические условия для производства сухих строительных смесей.

Сборный железобетон

Доклад НПФ ?Композит?

Проблема научно-технического прогресса в производстве сборного железобетона является основой реанимирования отрасли. Увлечение без должного технико-экономического обоснования монолитным строительством может нанести не меньший ущерб, чем массовое применение сборного железобетона.

Преимущества монолитного строительства ярко проявляются при возведении массивных конструкций, дорог в сейсмических районах. Но и при этом может быть успешно использована существующая база бетоносмесительных и арматурных цехов заводов сборного железобетона.

Анализ энергоемкости производства сборного и монолитного железобетона свидетельствует о том, что монолитный железобетон имеет преимущество перед сборным только при производстве работ в летних условиях. В осенне-зимний период твердение монолитного бетона требует не меньших энергозатрат, чем заводское производство сборных конструкций. Кроме того, во многих случаях при монолитном строительстве в зимних условиях необходимы дорогостоящие противоморозные добавки, вызывающие высолы на поверхности и внутреннюю коррозию бетона.

Одним из направлений снижения энергоемкости сборного железобетона является уменьшение овеществленных затрат, большую часть которых составляет цемент. Направление, связанное с использованием особо быстротвердеющих чисто клинкерных и высокопрочных цементов в условиях, когда оборачиваемость форм на заводах составляет не более двух раз в неделю, а использование мощностей предприятий не превышает 30%, является ошибочным. На основании проведенных НПФ ?Композит? исследований выработаны рекомендации по наиболее экономичной структуре производства и потребления цементов в Украине.

Специалисты также считают, что целесообразно вводить пластификаторы, в частности УПБС, в вяжущее, так как при этом одновременно решаются проблемы снижения энергоемкости и интенсификации помола цемента и его пластификации. Это также позволяет избавить мелкие и средние предприятия от необходимости использования установок для приготовления добавок и их дозирования. Рациональной областью применения суперпластификаторов остаются только высокомарочные бетоны из очень подвижных и литых смесей. Для обычных бетонов предпочтительнее дешевые добавки-пластификаторы. При этом максимальный экономический эффект достигается экономией цемента, достигающей 8-12%.

НПФ ?Композит? проведен анализ энергосберегающих методов твердения бетонов, результаты которого позволяют утверждать, что, несмотря на существующие серьезные проблемы, развитие отрасли сборного железобетона на основе достижений научно-технического прогресса является перспективным.