Есть мнение Бетон Новое испытание для цемента

Новое испытание для цемента

Не так давно в нашей стране приняты новые нормативные документы, касающиеся качества цемента и изделий из него. Новшество необходимое, но все новое, как известно, пробивает себе дорогу с трудом. Приживутся ли новые стандарты, улучшат ли они ситуацию с производством цемента? На этот вопрос мы попросили ответить: Тамару Кузнецову, профессора Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева; Ларису Малинину, главного научного сотрудника научно-исследовательского и проектно-конструкторского института бетона и железобетона; Зиновия Энтина, руководителя Центра сертификации бетона и железобетона «Цемискон»; Валентину Афанасьеву, заместителя директора научно-исследовательского института «Мосстрой».

Тамара Кузнецова, профессор Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева:

— Цемент с добавками изготавливался уже с 1868 года, когда в России был создай первый завод. В советское время производство росло по 25-27 млн тонн в год и в 1990 году достигло 140 млн тонн. Состав цемента менялся. В 1950 году количество добавок в нем составляло примерно 32,4%, но каждое последующее десятилетие это количество

уменьшалось: в 1960 году их стало 31,2%, в 1970 — 30%, в 1980 — 28,7%, а к 1990 году оно снизилось до четверти в процентном отношении. За рубежом наблюдалась обратная картина. Там количество добавок постепенно увеличивали. Это привело к тому, что Западная Европа в 2005 году имела 44% неклинкерных (не чистых) цементов, Северная Америка — 22%. Даже Япония, которая держалась дольше всех, довела их долю до 20%.

В связи с энергетическим кризисом в 70-х годах прошлого века ученые начали искать новые резервы для развития промышленности, и, в частности, стали добавлять в цемент много дополнительных компонентов. Например, во Франции выпуск чистого портландцемента составлял всего одну четверть от общего объема. Среднее количество добавок в 1980 году во французской продукции составляло 23%, а в настоящее время уже 40%. Этому способствовало и создание новых стандартов, которые допускают 35% примесей без изменений наименования продукта. Другими словами, название портландцемента осталось, а, по сути, он таковым уже не является.

В Японии, как известно, высокая сейсмическая активность, и в этой стране всегда делали высокомарочный чистый цемент. В то же самое время страны ЕС двигались в сторону увеличения добавок. Когда в Европе были приняты новые нормы, японцы сравнили их со своими и поняли, что они, работая по текущей схеме, тратят слишком много сил и средств на производство стандартного продукта. В результате японские производители переняли европейский опыт, как, впоследствии, и США с Канадой.

Европейский подход более приемлем еще и потому, что уменьшает загрязнение окружающей среды. Меньше расходуется энергии — меньше выбросов СО? в атмосферу. Замечено, что добавки в виде сульфатированных клинкеров позволяют снижать количество других компонентов (например, известняка, на добычу которого тратится много энергии). Улучшается качество цемента, он быстрее твердеет. На принципы экологичной политики в производстве сегодня переходят почти все правительства развитых стран. Зарубежные специалисты считают, что эра бездобавочных цементов закончилась. Необходимо искать и придумывать новые примеси, которые существенно улучшали бы свойства бетона. Почему, например, не попробовать различные сорта глин? Добавка в виде обожженной при температуре 600-700°С глины будет способствовать повышению прочности бетона.

Интересно, что до 1967 года отечественный стандарт разрешал вводить в состав цемента до 10% известняка. В новом стандарте такой возможности не заложено, но ведь продукт с такой добавкой, поступающий к нам из-за рубежа, используется. Так почему бы и нам не вернуться к старому стандарту?

Долгое время специалисты приводили в пример США, где изготавливали бездобавочный цемент, из которого возводились прочные сооружения. Прошло много лет, и теперь выясняется, что за долгие годы эксплуатации бетона в Америке возникли существенные проблемы. За последние 20 лет в стране обрушилось множество мостов. Трудно однозначно сказать, по каким причинам это произошло, но ясно, отсутствие добавок никак не повлияло на прочность сооружений. Отсюда можно сделать вывод — новый ГОСТ, позволяющий вводить добавки, своевременен. Последние не ухудшают, а улучшают показатели готовой продукции. Например, повышают коррозийную стойкость, долговечность, обеспечивают лучшую трещиностойкость, повышают обрабатываемость поверхности бетона.

Что касается контроля качества цемента, то раньше в России существовала действенная система. За качеством следили многие научные институты и лаборатории. Все производства тщательно проверялись. Научные работники предоставляли сведения о технологическом контроле производства, осуществляемом заводскими лабораториями, а также о контроле за состоянием испытательного оборудования и приборов, их соответствии стандартам, точности результатов и так далее. При малейшем обнаружении отклонений в испытаниях или в показателях качества выпускались соответствующие предписания производителям. Ежегодно издавались справочники по качеству, где фиксировались все показатели производства. Такая система контроля позволяла не только оперативно регулировать текущий технологический контроль, но и разрабатывать мероприятия по совершенствованию технических свойств, оптимизировать ассортимент цементной продукции и строительной индустрии, создавать новые разновидности цемента и бетона. Именно этот период можно считать расцветом нашей строительной науки. Тогда были изобретены все ныне известные быстротвердеющие, сверхбыстротвердеющие, расширяющиеся, коррозионно-стойкие цементы.

К тому, от чего ушли отечественные цементники, пришли наши коллеги за рубежом — в Европе и Северной Америке теперь созданы специальные контролирующие органы и лаборатории. Например, в США, в Национальном институте стандартов существует специальное подразделение, которое осуществляет государственный надзор за качеством продукции цементных предприятий. В ЕС имеется специальное Бюро по цементу, куда все страны поставляют свои образцы продукции, и которое выпускает на эту тему обширную справочную литературу. Поэтому строители знают, где и какой цемент производят, для каких нужд его можно использовать. Нашей цементной отрасли имеет смысл работать по такой же схеме. Если мы окончательно забудем о контроле и вообще, о существовании науки, у нашего строительства нет будущего. Все необходимое для него нам придется закупать за рубежом.

Зиновий Энтин, руководитель центра сертификации бетона и железобетона «Цемискон»:

— Вопрос о переходе на новые стандарты качества, соответствующие общеевропейским нормам (ЕН), очень важен, поскольку эти нормы распространяются очень быстро и повсеместно — даже в Китае. В этой стране власти просто обязали производителей перейти на них. Старые заводы, которые не могут работать по новым стандартам, закрываются и выводятся с рынка. При этом надо отметить, что Китай выпускает 48% мирового объема производства цемента. Подавляющее большинство китайских заводов оснащено самым современным, кстати, китайским оборудованием, которое теперь поставляется и к нам, и в другие страны.

Европейцы при создании своих стандартов использовали наши прежние нормативы в части применения статистических методов оценки параметров продукции. Они взяли их и усовершенствовали.

Сейчас многие ратуют за добавки в цемент, но производители применяют их все меньше и меньше, им проще выпускать чистый продукт, а не придумывать разные комбинации. Ведь добавки еще надо привезти, просушить, складировать, надо наладить оборудование, чтобы оно правильно дозировало. Но главная причина в том, что тонна добавок по цене почти сравнялась с тонной чистого цемента. Поэтому расходы на переработку примесей не оправдываются, они ведут к удорожанию. Себестоимость цемента с добавками и без них одного и того же класса прочности примерно одинакова или различается на небольшую сумму. А мы — на рынке!

Я знаком с работой одного из японских цементных заводов, поставляющих в Россию цемент с содержанием шлака до 70%. Он находится на одной территории с металлургическим заводом, который каждый выпуск шлака из доменной печи подвергает анализу. Если состав соответствует требованиям, шлак отправляется цементникам. В результате последние получают исключительно высококачественные шлаки, отвечающие всем требованиям, и делают с их помощью достаточно хороший цемент.

Другой пример — Корея. Мне довелось быть на заводе, который тоже выпускает лишь шлакопортландцемент. Суммарная доля добавок вместе со шлаком составляет 50%! Я консультировал местных производителей по вопросу поднятия прочности продукции, что позволяло поднять цену на товар. Я спросил их: почему они вводят 1-2% золы, если используется много шлака? Ответ был обескураживающим: зола вводится для того, чтобы цемент был темнее по цвету. Якобы, потребитель считает более светлый недостаточно хорошим. Кроме того, они вводят еще и известняк (около 2%). Производитель идет на это, потому что за использование известняка ему платит поставщик. А самим добывать известняк дорого. Вот как организовано дело с добавками за рубежом. Там смотрят не только на прочность, но и на цвет. А кто у нас может предъявить поставщикам какие-либо требования по качеству шлака? К примеру, к череповецким шлакам, которые совершенно непригодны для производства цемента, поскольку содержат слишком много титана и марганца. Хорошие шлаки есть на Украине, но ведь это уже другая страна.

Когда говорят о качестве цемента, упоминают словосочетание «непостоянное качество». Должен сказать, что в природе нет ничего постоянного. На одном из совещаний цементников была достигнута договоренность об эксперименте по проверке качества продукции. Отобрали пробные партии совершенно одинаковых по составу проб цемента и отправили под номерами в 9 лабораторий при заводах. Все лаборатории тоже были зашифрованы, организаторы не знали, куда попадет та или иная партия. И что же? Когда обработали результаты, выяснилось, что коэффициент вариации показателей цемента одной тщательно усредненной пробы составил разные значения. До 10%, а ведь это очень много!

Какой вывод можно сделать из эксперимента? Наверное, надо сказать, что качество в этом деле — вещь усредненная. Вариантов цементов много, все они разные по составу, постоянных показателей нет, и не может быть. Цемент — это всего лишь порошок, он не имеет прочности, а чтобы сделать с его помощью хороший бетон, надо как следует поработать. Все зависит от процедуры его изготовления и условий строительства. Например, на сохранность уложенной бетонной массы лабораторных образцов влияет температура. Разница в два градуса дает разные результаты. Это все касается одного и того же цемента. А если они разные? А если условия хранения совсем другие? Кто был на наших железобетонных заводах, знает каковы рабочие реалии.

С учетом всего сказанного я бы хотел порекомендовать цементному сообществу поставить в равные условия наших производителей и зарубежных. Последних мы контролируем постоянно, а импортеры присылают на пробу лишь партию в 8 кг. Потом идут тонны «неизвестно чего». Когда мы сертифицируем цемент российского завода, мы подписываем инспекционное соглашение. В нем сказано, что орган по сертификации обязан регулярно проводить испытания на соответствие продукции требованиям сертификации, заложенным в сертификат. И это делается. Мы сертифицируем значительную часть цементных заводов. Со всеми у нас есть соглашения, и на всех мы, по крайней мере, раз в год проводим испытания — причем приезжаем, не предупреждая, отбираем пробу и испытываем. И если она не соответствует стандарту, то делаются соответствующие выводы, вплоть до приостановки деятельности сертификата.

Нужны такие же инспекционные поездки на предприятия за рубеж. Что необходимо проверять? В первую очередь, качество сырья, состояние оборудования, контроль технологии, наличие всех записей в журналах. Если все это производит хорошее впечатление, и пробы (не одна, а три) дают хороший результат, сертификат можно выдать. С другой стороны, у нас тоже возникло сейчас много комплексных сертификационных центров, которые могут проверять все и... дешево. Естественно производитель пойдет к ним, чтобы не оплачивать дорогую командировку. Я считаю, что необходимо ходатайствовать перед Ростехрегулированием о запрещении сертификатов, выданных без обследования производства.

Валентина Афанасьева, заместитель директора Научно-исследовательского института «Мосстрой»:

— Большие объемы и высокие темпы строительства требуют укороченных режимов твердения бетона. Поэтому сегодня востребованы цементы, соответствующие требованиям европейского стандарта, либо гармонизированного с ним нового отечественного ГОСТа 31-108. Требования к цементам на современном этапе строительства отражены также в технических рекомендациях ТР 166-04. Все согласны с тем, что необходимо привести наши нормы в соответствие со среднеевропейскими, однако пока нам это не удается. Даны рекомендации и по срокам схватывания бетонной массы — 2,5-3,5 часа. Самая главная рекомендация касается водоотделения. К сожалению, этот показатель у нас доходит до 5 см, что резко снижает прочностные показатели бетонных конструкций.

Лучшие показатели в отрасли демонстрируют такие предприятия, как «Михайловцемент», «Воскресенскцемент» и «Вольскцемент». В целом каждое предприятие старается выпускать одну марку цемента по европейским нормам и еще несколько — по «русским», то есть недостаточного качества. Предприятие «Липецкий цемент» в течение длительного времени улучшало свои показатели и достигло определенных успехов. Теперь цемент этого предприятия можно применять повсюду и в жестких режимах работы. Также улучшил свою продукцию «Мальцовский цемент». Его марка ЦМ1 42,5Н востребована в высотном строительстве. Из нее получается высокопрочный бетон.

Пока что много нареканий имеют предприятия «Ачинский цемент», «БАЗЭЛ-цемент», в продукции которых достаточно большое (свыше 1,3%) содержание щелочей. Поэтому для стройиндустрии их продукты малопригодны, однако эти предприятия широко и по приемлемым ценам предлагают свою продукцию на рынке. Нашлись покупатели, в том числе и в Москве — «Бескудниковский комбинат строительных материалов», который, как известно, потом сильно пострадал. Другой крупнейший московский комбинат ДСК-1 прежде покупал компоненты для бетона у «Щуровского цементного завода». Продукция этого предприятия еще несколько лет назад была превосходной, но теперь она значительно ухудшилась, и ДСК-1 от нее отказался. Причина в том, что на завод пришла новая команда руководителей и специалистов. Они молоды, хорошо образованы, знают английский язык, но профильных знаний им явно не хватает, и цемент у них плох. Требуют улучшения качества цементы таких заводов, как «Жигулёвский», «Себряковский» и «Ульяновский». Посредственного качества продукцию выпускает «Мордовцемент», его продукт можно применять лишь в регионах, где строят неспешно. Но не в обеих столицах, где темпы очень высоки.

До недавнего времени цемент в Россию поступал из многих стран. Зарубежные производители привозили нам на проверку партии по 8-10 кг. Если пробы оказывались положительными, они получали сертификат, но потом нередко поставляли цемент совсем другого качества, и никто его уже не проверял. Поэтому участились случаи получения некачественного бетона из китайского и турецкого цемента. По паспорту доля добавок в нем должна составлять не более 5%, а на деле их оказывалось до 18%, Получается, что отечественные производители, которые постоянно подвергаются контролю, поставлены в неравные условия с зарубежными. Теперь требования к зарубежным партнерам ужесточены.

То же самое можно сказать и в отношении процента содержания щелочи в цементе. Ее доля, согласно стандарту, не должна превышать 0,6%. Однако при изготовлении бетона из-за качества щебня эта цифра увеличивается. Сейчас в России много карьеров, выпускающих щебень с большим содержанием аморфного диоксида кремния, который «портит картину». Естественно цемент с большим содержанием щелочей впоследствии может вызвать коррозию бетонных конструкций, поэтому нам необходимо следить, чтобы этот показатель не превышал 0,8-0,9%.

Стоит обратить внимание и на время схватывания бетона. Китайский цемент имеет в этом плане неплохие показатели, но при увеличении его доли в бетоне на 10% и увеличении сроков твердения. Если снять опалубку по нашим нормативным срокам, то можно получить брак. Такие случаи были, например, в подмосковной Дубне.

Хорошо себя зарекомендовала марка «Сибирский цемент». У этого холдинга 4 собственных завода, которые поставляют продукцию в том числе и в Московскую область. Два предприятия («Топкинский цемент» и «Красноярский цемент») добились очень хороших показателей, с ними можно работать, а вот продукцию двух других заводов холдинга, особенно «Ангарскцемент», на ответственные стройки в столицу и область допускать нельзя из-за так называемого «ложного схватывания». К нам поступают звонки: что делать с таким цементом? Выход, как всегда, один — увеличивать цементную долю в бетоне и лучше его перемешивать. Конечно, это ведет к удорожанию строительства, но другого выхода нет. Для повышения качества строительства, долговечности зданий и сооружений назрела необходимость более тесного взаимодействия производителей цемента и его потребителей. Ведь цель и тех, и других в удовлетворении запросов потребителей, чтобы здания и сооружения были долговечны и экологически надежны. Крупный холдинг «Евроцемент груп» провел в этом плане большую работу и теперь 5-6 заводов из 11 полностью удовлетворяют запросам рынка. Нужно, чтобы и оставшиеся предприятия холдинга подняли качество своей продукции.

Еще один важный момент! Цемент теперь имеет новую маркировку: аббревиатуру ЦМ и числа, характеризующие его показатели. Не все это приняли, многим трудно сориентироваться. Например, мне поступают звонки такого характера: «Мы получили ЦМ1 42,5Н. Это прежняя марка 400?». Нужна дополнительная информация, и мы предложили в документации вписывать графу, указывающую, на какое качество впоследствии могут рассчитывать бетонщики. Она называется примерно так: «Фактическая активность цемента за прошедший месяц».

Думаю, что настало время обязать все цементные заводы в директивном порядке повысить качество своей продукции, а для этого нужны законодательные решения на уровне Государственной думы и Правительства РФ. Потребители также просят разработать ускоренный метод испытания цемента на любом домостроительном комбинате. Пока что такой методики нет, и было бы неплохо ее создать. Я думаю, что ученые из Химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева смогут это сделать, если им поручить.

Лариса Малинина, главный научный сотрудник Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института бетона и железобетона:

— Сейчас, как известно, приняты новые стандарты оценки качества цемента и бетона, однако не все готовы работать в соответствии с этими нормативами. Особо серьезные проблемы испытывают бетонщики. И их критические замечания в адрес стандартов имеют под собой реальную почву — при оценке качества бетона допускаются большие допуски, и потому каждый производитель в их рамках может варьировать показатели продукции.

Обратившись к зарубежному опыту, мы увидим, что выпускаемый в США бетон является максимально прочным в заявленном классе, хотя, с точки зрения строительства, в этом нужды нет — ведь разные марки предназначены для использования в разных условиях. Причина — высокий уровень конкуренции. Если одно предприятие снизит прочность в рамках заявленной марки, то конкуренты выведут на рынок такую же, но с повышенными прочностными характеристиками, и покупатели уйдут к ним. В России же такого не наблюдается.

В 60-х годах прошлого века отечественный цемент выпускался без добавок, а с 1978 года они стали вводиться. Это привело к ситуации, когда из одного и того же цемента получался разный бетон. В те времена зарубежные производители брали с нас пример. Они тоже стали выпускать цемент с добавками. В результате, сегодня среднемировой показатель используемости дополнительных веществ в цементе составляет в среднем до 15% (параметр, соответствующий отечественному бетону образца 80-х годов прошлого века). Это наводит на мысль о целесообразности замены нового ГОСТа хорошо проверенным старым.

В доперестроечные годы руководство предприятий больше и строже следило за номенклатурой бетона и его применением. Не допускалось добавок всевозможных шлаков, которые шли только в отвалы. За рубежом, в частности в Германии, дело обстояло иначе: в бетон включали все шлаки и золы, какие есть. Потому что это выгодно: ТЭЦ платят бетонщикам за то, что они помогают им содержать в чистоте территорию. У нас ни рынок, ни производители до этого пока «не доросли». С другой стороны, если мы решим применять добавки, то потребуется проводить испытания бетона, создавать добровольный стандарт, в соответствии с будущими принципами добровольной стандартизации. Однако жизнь показывает, что заниматься этим производители не хотят. Им проще, не прилагая лишних усилий, выпускать бетон в соответствии с ГОСТом.

За рубежом также активно применяют сухие золы, считающиеся очень ценным минеральным сырьем. Их тоже поставляют ТЭЦ. Теоретически у нас такая схема возможна, но энергетики требуют гарантии, что материалы будут покупаться у них постоянно, а не вывозиться время от времени, что приводит к засорению территорий ТЭЦ.

Отмечу, что сегодня отечественный рынок изобилует предложениями импортного цемента. Он может иметь как хорошее качество, так и не очень хорошее. Главный недостаток — отсутствие стабильных показателей прочности получаемой из него продукции, поэтому тревогу строителей и производственников, обращающихся в отраслевые лаборатории качества, можно понять. Посоветовать им можно только одно — увеличивать в бетоне долю цемента с тем, чтобы повысить характеристики готовой продукции. Но такой подход не всегда устраивает, так как ведет к удорожанию строительства. К тому же сложно прогнозировать, как тот или иной бетон поведет себя в период эксплуатации сооружения. Особенно этот аспект важен при строительстве монолитных домов. Что касается российских цементных заводов, то раньше их работало около 100, а сегодня их вдвое меньше. Да, за последние два года они увеличили объем выпуска цемента примерно на 5 млн тонн, но ни одного нового завода построено не было.

Ситуацию осложняет и то, что двух одинаковых цементов в России нет. Каждый из них ведет себя в бетоне по-разному. Какова причина? Многие специалисты считают, что на технические характеристики во многом влияет тонкость помола, однако в реальности это связано с микропримесями в сырье. Специальные исследования показали, что в нем часто содержится хром, руда, многие другие элементы. При получении бетона они участвуют в образовании кристаллических решеток материала и, тем самым, влияют на свойства.

Значительно улучшить их может пропаривание. Некоторые ученые оспаривают этот довод, но в процессе работы над докторской диссертацией по тепловой обработке цементов я сделала вывод, что очень многое зависит от того, как провести данную операцию. В качестве аргумента можно привести сносимые ныне старые московские пятиэтажки, которые ломать так трудно, что порой приходится прибегать к услугам взрывников. «Виноват» в этом прочный пропаренный цемент. Наверное, настала пора разработать метод испытания цемента в бетоне. Так как у нас все цементы разные, для получения точных и стабильных показателей бетона это самый верный путь.

Журнал "Технологии строительства" 2(64)/2009