Zemstroyplan.com

(По материалам международной конференции 23-26 мая: обзорный доклад по секции 1)

Представлено 76 докладов. В них изложены результаты теоретических и практических исследований по широкому кругу вопросов в области: портландцементов; минеральных вяжущих воздушного твердения и бесцементных; сырья; бетонов и растворов общестроительного и специального назначения; железобетонных конструкций; методов, повышающих достоверность опытных данных.

Среди 62 авторов — ученые всех степеней и званий, а также соискатели докторских и кандидатских степеней, 8 членов РААСН. Авторы представляют ученые коллективы России, Украины, Белоруссии, Казахстана, 37 организаций.

1. ПОРТЛАНДЦЕМЕНТЫ

Обстоятельный анализ современного состояния цементной промышленности России и ее перспектив дан в докладе Кузнецовой Т.В., Рыбаковой О.В. (Москва). Показатели отрасли относятся к основным, характеризующим экономическую мощь государства, и максимальная цифра — 83 млн.т в год — зафиксирована в 1989 г. В 1992 г. производство снизилось до 50 млн.т, и спад продолжается. Наиболее острые проблемы отрасли: высокий расход топливно-энергетических ресурсов, загрязнение воздушного бассейна пылевыбросами, отсутствие высокоэффективного отечественного оборудования и огнеупоров для футеровок, неразвитость инфраструктуры для экспорта.

Структурообразованию цементного камня, его прочности и деформативности уделено внимание в докладе пензенских ученых — Макридина Н.И., Прошина А.П., Вернигоровой В.Н. и Максимовой И.Н. Изучая цементный камень на основе сульфатостойкого портландцемента и суперпластификатора С-3, они установили, что вязкость (трещиностойкость) разрушения камня зависит от фазового состава, степени конденсации структуры образующихся фаз, величины блоков мозаики и их ориентации по отношению друг к другу, плотности дислокаций, наличия примесей и др.

Механизм формирования структуры цементного камня с наполнителями из карбонатных пород рассматривается в работе группы ученых из Татарстана — Мардановой Э.И., Сепериной А.И., Рахимова Р.Э., Морозова В.П., Бахтина А.И. Материалы исследования имеют практическое значение для регионов России, не располагающих производством ПЦ.

В докладе Бернея И.И. и Пхуммавонча В. (г. Тверь) отмечается, что в технической литературе отсутствуют данные о влиянии состава цемента на прочность камня при изгибе. Ими предлагаются конкретные способы повышения этой прочности за счет виброуплотнения полусухих смесей на основе бездобавочного алитово-алюминатного ПЦ.

Возможные схемы структурообразования в вяжущих системах предлагаются учеными из Магнитогорска Гаркави М.С. и Белых В.Т. Реализация их исследований позволит управлять фазовыми превращениями и получать вяжущие с заданными свойствами.

Составам сырья, клинкеров и цементов посвящена группа докладов. Лугинину И.Г. из Белгорода, Ахметова И.С. и Тунгуизбаева Г.П. из Рудного интересуют составы вяжущих, лежащие в области между портландскими и глиноземистыми цементами. Ими изучено влияние сульфата кальция на физико-механические свойства алюминатных цементов. Ахметов И.С. и Мирюк О.А. один из своих докладов посвятили стабильности основных фаз клинкеров, низкоосновного клинкера на спекательной решетке.

Комплексоны как суперпластификаторы минеральных вяжущих оказались в центре внимания казахских ученых Амирова Л.М., Хозина В.Г., Сахабиева Э.В. Большой эффект пластификации ими объясняется адсорбцией молекул суперпластификаторов на активных центрах кристаллов, усиленной образованием прочных связей донорных групп с ионами металлов на поверхности кристалла. Этот фактор, по их мнению, более важен, чем наличие хороших параметров поверхностной активности и, следовательно, сорбируемости.

Структурно-химические закономерности фазообразования в смешанных цементах исследуются Овчаренко Г.И. (Барнаул). Его работы позволяют объяснить ряд особенностей получения по ресурсо- и энергосберегающим технологиям различных силикатно-кальциевых вяжущих, в том числе безклинкерных.

Синтезировать сульфоалюминатную добавку путем низкотемпературного обжига фосфогипса и глины предлагают ученые из Минска Кузьменков М.И., Куницкая Т.С., Соколович Т.А. Введение этой и кремнеземистой добавок при помоле клинкера дает возможность получить быстротвердеющий высокопрочный цемент.

Исследовав влияние фторидов на структуру клинкеров, полученных на основе диабаза, ученые из Чимкента Куралова Р.К., Таймасов Б.Т., Терехович С.В. предлагают вводить в сырьевую смесь до 5% фосфошлака.

2. ВОЗДУШНЫЕ И БЕСЦЕМЕНТНЫЕ ВЯЖУЩИЕ

Ученые из Воронежа Чернышев Е.М. и Потамошнева Н.Д. исходят в своих исследованиях из того, что вяжущие мономинерального состава — известь, гипс, магнезит и др. должны подчиняться общим закономерностям при формировании искусственного портландитового камня. Однако с известью этого не происходит, и причиной является необоснованно высокое термодинамически неравновесное ее состояние, которое обусловливает «взрывное» и аномальное развитие процесса гидратации и кристаллизации с чрезвычайно высоким тепловыделением. Полнее использовать потенциал извести и получить на ее основе камень с прочностью до 28 МПа оказалось возможным при варьировании исходных температурных условий, водоизвесткового отношения, вида и доли термопассивного компонента, вводимого в водоизвестковую смесь, а также приемов, позволяющих исключить отрицательное влияние кристаллизационного давления на формирование сростка.

Ученые из Казани Алтышек М.Г., Бахтин А.И., Королев Э.А., Морозов В.П., Рахимов Р.З., Халиуллин М.И. исследуют гипсовые камни, в качестве вяжущих для которых используется бассанит, существенно отличающиеся по своим свойствам от гипсовых камней на основе ангидритового цемента (различия в сроках схватывания, прочности, коэффициенте размягчения и др). Предлагается объяснение реального механизма гидратации бассанита, установленного с помощью комплекса физико-химических исследований. Предлагается также повышение физико-механических свойств ангидритового вяжущего с помощью электрохимической активации воды затворения.

Ученые из Балакова Дворядкин А. Т., Наумова Н. А., Синицына И.Н. разрабатывают способы управления свойствами вяжущих с помощью добавок. Ими предлагаются конкретные решения в виде комплексной химической добавки (тонкомолотый силикат натрия с этилацетоном) в фосфогипсоизвестковозольное вяжущее и композиционной добавки (опока, зола гидроудаления, фосфогипсовое вяжущее, молотый песок, силикат-глыба) в тампонажные растворы.

Уральские исследователи Рябоконь Л.И., Захаров А.П., Беднягин С. В., Митюшов Н.А. изучают гипсоизвестковошламовое вяжущее, а именно: структурно-фазовые превращения при твердении гипсобетонов на основе этих вяжущих.

На смешанном магнезиальном вяжущем ученые из Томска Филин С.В., Верещагин В.И., Смиренская В.Н., Лазарева З.М. получили качественные растворы и мелкозернистые бетоны, ксилолиты, плитки.

Кинетикой структурообразования и химических реакций, лежащих в основе твердения магнийалюмофосфатов занимаются Черняк М.Ш., Южанова Т.М., Сосновская Р.И.

Новое сырье и оригинальную технологию получения магнезиальных вяжущих предложили волгоградские ученые Акчурин Т.К. и Ананьина С. А. Магнезию выделяют из рассола бишофита осаждением известью с последующей фильтрацией и прокаливанием осадка. Получены быстротвердеющие и высокопрочные вяжущие, а также вяжущие высокой степени чистоты и белизны.

3. БЕТОНЫ И РАСТВОРЫ ОБЩЕСТРОИТЕЛЬНОГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Теоретическими вопросами бетоноведения и долговечности бетонов занимаются ученые Москвы, С.-Петербурга, Челябинска, Самары, Харькова и других городов.

Комохов П.Г. и Муса Массуд из С.-Петербурга сформулировали четыре основополагающих принципа конструирования композиционных материалов на основе минеральных вяжущих: система технокомплекса; основы управления фазовым составом новообразований и пористой структурой цементного камня; первичность контактной прочности для вариантов «прочный заполнитель — слабая матрица», «прочная матрица — малопрочный заполнитель»; технологический подход к прочности, деформативности и долговечности материала.

Системно-структурный подход в бетоноведении с последовательным переходом от общего к частному предлагают харьковские ученые Лишанский Б.А., Грушко И.М., Лазуренко А.В. Показана возможность использования экспертных систем для синтеза оптимальных структур различных бетонов.

В концепции Сахарова Г.П. (Москва) материаловедение как самостоятельный раздел науки о строительных материалах обособляется от технологии и производства. Автор предлагает схему формирования оптимальной структуры и свойств строительных материалов, дает примеры, как по надежности отдельных элементов оценить надежность системы (ячеистого бетона, изгибаемых железобетонных конструкций) в целом.

Интересный и обстоятельный доклад представлен Мурашкиным Г.В. (Самара). Им исследовано влияние давления на твердение цементного бетона. При этом учтено влияние водоцементного фактора, пористости, изучены особенности физико-химических процессов, собственных деформаций бетона. Результаты исследования, апробированные в заводских условиях, позволили повысить прочность бетона в 1,8-2,2 раза.

Не оставлены без внимания и проблемы долговечности бетонов. Трофимов Б.Я. (Челябинск) занимается вопросами повышения морозостойкости. Он считает, что среди ряда влияющих на нее факторов не учитываются особенности структуры гидратных фаз цементного камня. Увеличение объема гелевидных продуктов гидратации и использование определенных технологических приемов способствуют росту морозостойкости. Показана возможность получения бетонов с маркой по морозостойкости не ниже 3000.

Долговечностью бетона в условиях воздействия жаркого и сухого климата занимается аспирант Муса Массуд. Им рассмотрены технологические и физические мероприятия, способные повысить сопротивляемость бетона при попеременном увлажнении и высыхании.

К вопросу о хрупком разрушении конструкционных бетонов обращается Попов В.П. (Самара). Сравнение физико-механических характеристик бетона и стекла (абсолютная хрупкость последнего не вызывает сомнений), выполненное экспериментально и с помощью анализа литературного материала, позволяет утверждать, что бетон подвержен только хрупкому разрушению без наличия пластических деформаций.

Эффективные защитно-декоративные покрытия для конструкций из ячеистого бетона предлагают Романенко Е.Ю., Шабрина О.В. (Ростов-на-Дону). По составу покрытия представляют собой фибробетон, и нанесение его методом торкретирования повышает морозостойкость ячеистобетонных элементов.

Легкие бетоны продолжают интересовать ученых. В Череповце Грызлов и Астраханкина О.А. ведут исследования по структурной и технологической механике легких бетонов на смеси плотных и пористых заполнителей, например: шлаковая пемза и природный щебень; аглопоритовый щебень, шлакопемзовый песок и природный щебень: керамзитовый гравий, гранитный щебень и граншлак. В последнем случае получен модифицированный керамзитобетон, пригодный для использования в большепролетных преднапряженных конструкциях промзданий и в монолитном домостроении.

Проблемами фибробетона применительно к керамзитобетону и базальтовым волокнам занимаются Невский В.А. и Шабрина О.В. (Ростов-на-Дону). Ими изучено влияние содержания волокна, расхода цемента на подвижность смеси и прочность бетона.

Ученые из Самары — Комиссаренко Б.С., Мизюряев С.А., Чикноворьян А.Г. работают над совершенствованием технологий и повышением качества керамзитобетона, эффективностью ограждающих конструкций из него. Ими предложено: предварительный пароразогрев смесей, что позволяет ликвидировать сезонность в производстве монолитного бетона; применение беспесчаного керамзитобетона, поризованного высокоэффективной технической пеной.

Эти совершенствования для строителей Самары, применяющих керамзитобетон очень широко, весьма полезны. Статистические исследования характеристик керамзитобетона и его компонентов, проведенные Павловой Л.В., показали большой разброс значений плотности и неоднородности структуры смесей, завышенные значения плотности и влажности бетонов, что отрицательно сказывается на теплозащите помещений.

Оптимизацией составов пенобетона занимаются кубанские ученые Черных В.Ф., Маштаков А.Ф., Герасимов В. В. Ими получен пенобетон плотностью 820…1100 кг/куб.м.

Изучение изменений электросопротивления керамзитобетонной смеси в процессе ее электротермообработки проводилось Кузнецовым Г.В., Гимадетдиновым К.И., Алешиным А.Н. (Самара). Результаты показали более высокие, чем у тяжелого бетона, темпы роста электросопротивления, что требует тщательного соблюдения режима термообработки во избежание самоотключения бетона и его замораживания.

В Нижнем Тагиле возобновлено производство шлаковой пемзы. Бизяев А. И., Янцен Т. Г. и Слепынина Т.Н. разработали составы шлако- пемзобетонов со средней плотностью 1300…1400 кг/куб.м.

Вопросом совершенствования технологии производства бетонов заняты многие исследователи. Кудянов А. И., Лукьянчиков С.А. (Томск) предлагают подвергать химической активации растворами солей заполнитель, что осуществляется в одном смесительном агрегате путем последовательной загрузки компонентов.

Пивинским Ю.Е. и Белецкой В.А. (Белгород) показана возможность получения строительных материалов на основе высококонцентрированных вяжущих суспензий кремнеземистого состава. Получен безобжиговый материал с прочностью 10-25 МПа, а также бетон, дающий после гидротермальной обработки прочность до 120 МПа.

Повышением эффективности пропаривания занимаются Белкин В.А., Рябых А.А., Рыскина Н.А. (Самара). Их исследования показали, что применение тепловой обработки с пониженной относительной влажностью в начальный период подъема температуры повышает качество поверхности изделий и прочность бетона, т.к. в этом случае движение влажного воздуха совпадает с направлением теплового потока и в результате деструктивные процессы уменьшаются.

Исследования бетонных смесей повышенной подвижности и пластифицированных бетонов привели Афанасьева А.М. и Чиликина А.В. (Самара) к выводу, что для них более предпочтительны низкочастотные режимы виброуплотнения, так как это обеспечивает более однородную структуру и стабильные свойства бетона по высоте формуемого изделия.

Изучение процесса твердения железобетонных плит в гелиопакете под покрытием СВИТАП дает большую экономию топливно-энергетических ресурсов, однако нижние плиты в пакете практически не получают теплового импульса от солнечной радиации. Докторант Мхитарян Н.М. (Киев) предлагает привлекать дополнительное солнечной тепло путем установки специального теплового аккумулятора.

Теплотехнологическую установку с высокой степенью использования теплоты сжигаемого топлива, предназначенную для приготовления горячей бетонной смеси путем перемешивания нагретых компонентов бетона, предлагают Атоян В.Р., Малый И.Н., Полин А.В. (Саратов).

Улучшение качественных показателей тепловых изделий достигается за счет интенсификации процессов перемешивания и уплотнения смесей. Ильюшенко А.С. (Барнаул) предлагает упростить задачу воздействием эффективных разжижителей.

Самым простым и универсальным технологическим средством является введение добавок. Активная минеральная добавка для цементных бетонов на основе цеолитсодержащих пород одного из месторождений Татарстана оказалась весьма эффективной, что показано в работе Морозова Н.Н., Изотова В.С., Санникова В.И. Они же разработали способ модификации органического пластификатора — лигносульфоната, что приблизило его по свойствам к перпластификатору С-3.

С анализом состояния дел и прогнозом научно-технического прогресса в области жаростойких бетонов и материалов для них выступает Некрасов К.Д. (Москва). В отечественной практике разработаны составы бетонов с температурой службы от 200 до 1800 град. С. Он считает, что отечественные бетоны намного эффективнее применяемых за рубежом, в состав которых входят дорогостоящие материалы: технический глинозем, высокоглиноземистый цемент и корунд. Однако мы отстаем по производству сухих смесей, а спрос на них в России большой.

Обстоятельные исследования в области жаростойких бетонов выполнил докторант Хлыстов А.И. (Самара). Его работы позволяют утверждать: для любой агрессивной среды можно подобрать оптимальное по составу жаростойкое вяжущее; электропроводность — главный критерий оптимизации составов вяжущих и бетонов и основной фактор, определяющий их долговечность.

Хлыстов А.И. и Стоцкая В.И. (Самара) предлагают в качестве компонентов жаростойких бетонов взамен дорогостоящих материалов использовать попутные продукты химии, нефтехимии, металлургии и машиностроения, а именно: пиритные огарки, отработанные катализаторы ИМ-2201 и ГИАП, алюминатные шламы, фосфорные шлаки.

Продолжая работы по огнеупорным композициям Арбузовой Т.Б., аспирант Николин В.А. (Самара) исследовал и применил глиноземсодержащие шламы в качестве огнеупорного наполнителя, предложив новое вяжущее — алюмопортландцемент. Бетоны на данном цементе прошли производственную апробацию.

Звягинцев Ю.В. (Липецк) делает попытку получения бетонов для радиационной защиты, используя в качестве заполнителя различные виды окалин. Много экспериментальных данных, но ввиду серьезности вопроса автор в выводах очень осторожен.

Бетоны специального назначения требуют специальных вяжущих. Рыбакова О.В., Кузнецова Т.В., Лютикова Т.А.(Москва) предлагают такие вяжущие. Это алюминатные цементы, полученные из алюминатных шламов органического синтеза. Цементы пригодны для использования в жаростойких бетонах.

Принципы формирования оптимальной фазовой структуры цементного камня на основе высокоглиноземистого цемента сформулированы в докладе Чумаченко Н.Г. и Тюрникова В.В. (Самара) так: направленная корректировка состава вяжущего и тщательная гомогенизация компонентов смеси.

Ферритные композиционные материалы для биологической защиты предлагаются Зубарем Г.С. (Новочеркасск). Ферритобариевый клинкер синтезируется при обжиге сырьевой смеси, содержащей витерит, оксид железа и глинозем. При затворении водой ферритных цементов в основной массе образуются гидроферриты различных составов и гидрооксиды кальция и бария. Такой камень имеет хорошую поглощаемость.

Гайджуров П.П., Зубарь Г.С., Голованова С.П., Зубарь Т.Г. предлагают эффективный способ отбеливания клинкера белого цемента, по которому клинкер охлаждается в водном растворе водорода. По сравнению с известным способом охлаждения в растворах уксусной кислоты коэффициент отбеливания клинкера увеличивается и составляет 96-97%. Появилось новое универсальное сырье, пригодное для получения материалов широкой номенклатуры. По утверждению Арбузовой Т.Б., это пастообразные шламовые отходы, которые обладают всеми признаками универсальности (наличие, географическая распространенность, технологичность, экономическая и экологическая целесообразность и, наконец, возможность их использования для получения бетонов и растворов широкой номенклатуры). На основе шламов, применяемых в качестве основного или дополнительного сырьевого компонента, получены: алюминатные цементы, огнеупорные заполнители, расширяющиеся цементы, цементные бетоны, растворы, асфальтовые бетоны и растворы, керамические материалы.

Экономичность бесцементных бетонов и изделий на их основе не вызывает сомнений, и исследователи продолжают разрабатывать их составы и технологии.

Свиридов В.А. и Овчаренко Г.И. (Барнаул) предлагают золоцеолитовую композицию, которая может быть использована как самостоятельное вяжущее в низкомарочных растворах и бетонах, изделиях типа силикатного кирпича или заменить в более высокомарочных цементах до 50 % клинкера.

Предлагаемая Кузьминым В.И. и Задачиным Ф.Д. (С.-Петербург) методика расчета начального шлакощелочного бетона позволяет существенно улучшить его состав с учетом факторов пустотности смеси заполнителей, получить до 25% экономию щелочного компонента, сократить трудоемкость расчетов, переложив их на ЭВМ.

Составы бетонов на шлакощелочных вяжущих разработаны Романенко Е.Ю., Беликовым С.Н., Постниковым Г. Г. (Ростов-на-Дону).

Результаты комплексных исследований аспиранта Комохова А.П. (С.-Петербург) показывают активную роль бесцементного связующего на основе нефелинового шлама, фторангидрита и глинистых пород в формировании достаточно надежных строительно-технических свойств композита, применение которого рекомендуется для малоэтажного строительства.

4. КОНСТРУКЦИИ

Лычев А.С. и Гордеева Т.Е. (Самара) представили материалы, затрагивающие вопросы долговечности и надежности. Результаты натурных обследований позволяют утверждать, что сроки службы строительных конструкций в 2-3 раза меньше нормированных. В этой связи для планирования ремонтных работ целесообразно корректировать эти сроки, для чего разработано несколько способов оценки: первый способ основан на вероятностных позициях, где определяющей является связь свойств конструкции (изменяющихся за счет накопления дефектов) и нагрузок со временем; второй основан на экспертной оценке технического состояния конструкции.

Бестужева Л.М. (Самара), критически относясь к величине зоны передачи напряжений по СНиП 2.03.01-84, предлагает свои уточнения и наиболее важными факторами, влияющими на эту величину, считает водоцементное отношение, начальное перенапряжение арматуры и передаточную прочность бетона.

Халмурадов Р.И. (Самарканд) дает рекомендации по армированию железобетонных плит с нарушениями регуляторности.

Уткин В.С., Шахова Е.Н., Михалевич Н.В. (Вологда) в сборных железобетонных элементах, работающих на изгиб, предлагают применять на период от изготовления до монтажа объемную арматуру в виде перфорированного стального листа.

5. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Егунов В.П. (Самара) делает обстоятельный обзор конференций по термическому анализу за период с 1953 по 1993 гг. Термический анализ — распространенный метод в строительном материаловедении, поэтому сообщение должно вызвать интерес.

Абрамова П.С., Романов И.Д., Муксунов С.Д. (Якутск) работают над составами цеолитового камня и растворов для его крепления. Приводится метод определения прочности сцепления цеолитового камня.

Зубков В.А. и Шляхин Д.А. (Самара) предлагают прибор ИП-1 для неразрушающего определения прочности бетона. Прибор удобен в работе и дает достаточно точные результаты.

Перфилов В.А., Акчурин Т.К. (Волгоград) предлагают исследовать процесс неравномерности изменения объема в твердеющих вяжущих системах методами механики разрушения.

Ильин Н.А. (Самара) предлагает усовершенствовать методику проведения огневых испытаний огнезащитных покрытий строительных конструкций. Изготовлена и апробирована экспериментальная установка из оборудования и приборов, имеющихся в строительных лабораториях.

Т.Б.  Арбузова, доктор технических наук, профессор, член-корр. РААСН,
Самарская архитектурно-строительная академия