к вопросу снижения цементоемкости строительства

Статьи с интернет-конференций БГТУ им. В. Г. Шухова

Рахимов Р.З., д-р техн. наук, профессор
Казанский государственный архитектурно-строительный университет

В статье Денисова Г.[1] поднимается вопрос о возможности увеличения в стране производства вяжущих. Планируемое программой «Доступное жилье» увеличение объемов строительства жилья в год с 40 млн.кв.м до 80 млн.кв.м может быть реализовано при удвоении объемов производства и потребляемых при этом строительных материалов, среди которых одним из основных является цемент. В соответствии с СН-445-77 «Нормы расхода материалов и изделий на 1000 кв.м. приведен-ной общей площади жилых зданий» в среднем расход цемента, включая в составе бетонных и железобетонных изделий, на 1 кв.м жилья составляет около 500 кг. Исходя из этого для строительства 80 млн.кв.м жилья в год потребуется 40 млн.т.
В настоящее время производство цемента в РФ составляет около 40 млн.т, из которых одна половина расходуется на строительство жилья, другая – на строительство : промышленное, дорожное, мелиоративное, сельскохозяйственное зданий и сооружений соцкультбыта, на реконструкцию, капитальный и текущий ремонт существующих зданий и сооружений. Очевидно, что для обеспечения строительства жилья 80 млн.м2 и для обеспечения других видов строительства, реконструкции и ремонта существующих зданий потребуется соответственно 80 млн.т цемента. Средний коэффициент использования существующих мощностей цементных заводов немногим превышает 50%. Однако удвоение производства цемента не представляется возможным без технического перевооружения и реконструкции существующих заводов, износ основных фондов которых достигает в среднем 70%.
В связи с этим реальна угроза невыполнения программы увеличения объемов строительства жилья из-за недостаточной обеспеченности цементом. Импорт цемента приведет к дальнейшему повышению стоимости жилья, которая для большей части населения станет еще более недоступной.
Модернизация цементных заводов с наращиванием мощностей необходимы не только с позиций обеспечения потребностей при увеличении объемов строительства жилья, но и с позиций обеспечения национальной безопасности и экономической независимости страны. И ее необходимо проводить, несмотря на то, что это потребует значительных инвестиций.
Вторым, не менее затратным направлением обеспечения строительства вяжущими, является развитие и расширение бесклинкерных вяжущих на основе рационального использования природного и техно-генного сырья. При этом будет достигнуто значительное снижение стоимости строительства за счет существенного ресурсо- и энергосбережения с одновременным решением экологических проблем при производстве вяжущих.
Учеными в области строительного материаловедения ведется систематическая аналитическая работа и исследования по обеспечения решения проблем ресурсо- и энергосбережения и экологии в строительном комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве страны. Этому на-правлению деятельности было посвящено и годичное собрание РААСН в 2003 г. в Казани. Ниже предлагаются отдельные результаты этой деятельности, направленные на снижение цементоемкости строительства за счет развития производства бесклинкерных вяжущих.

1. Производство композиционных шлакощелочных вяжущих и бетонов, материалов, бетонных и железобетонных изделий на их основе.
В «Стратегии развития строительного комплекса Российской Феде-рации на период до 2010 года» ставится задача рационального использования и вовлечения в производство техногенных отходов различных отраслей промышленности, замещения на 20-30% природного сырья производственными и бытовыми отходами в производстве строительных материалов. В наибольших объемах в стране скопились и продолжают увеличиваться в отвалах шлаки металлургической промышленности и золошлаковые отходы энергетической отрасли. Только на металлургических комбинатах Урала и Сибири скопилось в отвалах 450 млн.т металлургических шлаков, а в отвалах ТЭС страны накоплено без малого 1,5 миллиарда тонн золошлаков, занимающих окружающую среду. В печати систематически высказывается беспокойство ученых и специалистов по поводу недостатка мер для использования их в строительной практике. Ряд ведущих ученых-строителей обратились по этому поводу через «Строительную газету» №42 в 2003 г. с открытым письмом к тогдашнему Председателю Правительства РФ М.М Касьянову.
На сегодня нельзя сказать, что металлургические шлаки и золошлаки ТЭС не используются в производстве строительных материалов в стране. Они используются в качестве минеральных добавок при производстве цемента, заполнителей для бетонов, отсыпки дорожных оснований и т.д. Если объемы их утилизации в нашей стране не превышает 10-15%, то в других технически развитых странах этот показатель достигает 60-80%. Вместе с тем, они представляют собой ценное сырье для производства шлакощелочных вяжущих, которые по своим физико-техническим свойствам не уступают или превышают показатели портландцемента. Наибольший интерес представляет организация производства шлакощелочных вяжущих на основе доменных шлаков, ежегодный выход которых на металлургических комбинатах РФ составляет около 30 млн.т. Производство портландцемента представляет собой весьма энергоемкий процесс со значительными объемами использования при-родного сырья и вредных выбросов в окружающую среду. Только угле-кислого газа выбрасывается в атмосферу одна тонна на тонну производимого цемента. При производстве шлакощелочных вяжущих в больших объемах используются техногенный молотый шлак и щелочные затворителя. По данным проф.Дворкина Л.И. сравнение затрат на производство шлакощелочных вяжущих марок 600-1200 и портландцемента марки 600 показывает, что у шлакощелочных вяжущих ниже: себестоимость в 1,7-1,9 раза, удельный расход топлива в 3-5 раз, электроэнергии в 2 раза, приведенные затраты в 2-2,5 раза. Целесообразность и технико-экономическая эффективность производства шлакощелочных вяжущих, бетонов, бетонных и железобетонных изделий для промышленного, транспортного, мелиоративного и гражданского строительства показана широкими исследованиями начиная с 70-х годов прошлого столетия научных школ Глуховского В.Д., НИИЖБ, академика РААСН Комохова П.Г., советника РААСН Калашникова В.И. результатом этих разработок посвящены около 50-ти кандидатских диссертаций, ряд докторских диссертационных работ, многочисленные монографии и научные статьи. Показана возможность получения шлакощелочных вяжущих на основе большей разновидности шлаков металлургической и топливной промышленности. В 80-годы в стране были разработаны нормативные требования к сырьевым компонентам, составам и свойствам шлакощелочных вяжущих, бетонов, бетонных и железобетонных изделий, технологии их производства и применения. Было организовано производство их в ряде городов бывшего СССР. Однако с началом перестройки экономических отношений они прекратили свое существование по ряду при-чин, которые вполне устранимы. Резко снизились и объемы исследований в области разработок шлакощелочных вяжущих и их применения.
Вместе с тем по планам НИР РААСН в Казанском государственном архитектурно-строительном университете в течение последних 5-ти лет ведутся систематические исследования по разработке композиционных шлакощелочных вяжущих. Результаты исследований показали эффективность модификации шлакощелочных вяжущих молотыми отходами боя керамического кирпича, отработанной формовочной смеси, золой-уноса ТЭС, микрокремнеземом с получением рядовых, высокопрочных марок до 1100, нормально-, быстро и особобыстротвердеющих вяжущих. По результатам разработок подано 5 заявок на патенты на изобретения, на одно из которых получено положительное решение. На основе этих вяжущих разработаны составы и технология производства бетонов рядовых, высокопрочных, нормально-, быстро- и особобыстротвердеющих классов по прочности до В80, марок по морозостойкости до F800 и по водонепроницаемости до W25. стоимость разработанных вяжущих в зависимости от марки и вида затворителя ниже стоимости портландцемента от 30% до 3-х раз.
Особую актуальность производство шлакощелочных вяжущих и бетонов представляет для регионов страны, не имеющих собственного производства портландцемента. Организация производства и применение шлакощелочных вяжущих, в том числе композиционных, и бетонов, бетонных и железобетонных изделий на их основе позволит снять проблему дефицита цемента при реализации программы «Доступное жилье» и повысить доступность жилья для населения.
Только при использовании 10 млн.т композиционных шлакощелочных вяжущих вместо 10 млн.т цемента экономический эффект составит около 10 млрд. рублей. Объем же производства их может быть значительно выше.

2. Производство композиционных гипсовых вяжущих и изделий на их основе. В нашей стране производится и применяется в строитель-ном комплексе преимущественно строительный гипс и в небольшом количестве высокопрочный гипс с общим объемом менее 5% в применяющихся минеральных вяжущих веществ. В других ведущих технически развитых странах производство гипсовых вяжущих веществ достигает 20-27% от общего объема производства минеральных вяжущих веществ. Гипсовая промышленность западных стран в значительных объемах производит гипсоангидритовые и ангидритовые вяжущие. Это позволяет расширить номенклатуру гипсовых вяжущих, часть из которых применяется для изготовления материалов, в производстве которых в нашей стране используется цемент. По утверждению западных специалистов это позволило их странам достигнуть революционных успехов в повышении производительности труда, повышении качества и снижения стоимости в строительстве. Члены ОСН РААСН в последние 15 лет ведут интенсивные исследования по разработке композиционных гипсовых вяжущих и материалов на их основе, отличающихся повышенными прочностью и водостойкостью.
На кафедре вяжущих и бетонов Московского государственного строительного университета, возглавляемой академиком РААСН Баженовым Ю.М., разработаны композиционные гипсовые вяжущие, на основе которых может быть изготовлена широкая номенклатура строительных материалов и изделий, в том числе несущих конструкций.
В Казанском государственном архитектурно-строительном университете разработаны композиционные гипсовые, гипсоангидритовые и ангидритовые вяжущие и материалы на их основе повышенной прочности и водостойкости. Показана возможность получения ангидритового вяжущего на незагруженных в настоящее время печах керамзитовых заводов. Установлена возможность получения композиционных ангидритовых вяжущих марок 300-500. С использованием керамзитовой печи получена опытно-промышленная партия. Результаты разработок защищены двумя патентами РФ. Применение разработанных композиционных вяжущих позволяет расширить номенклатуру гипсовых сухих строительных смесей и обеспечивать возможности изготовления на их основе некоторых видов растворов и бетонов. Это позволит снизить цементоемкость строительства на 5-7%. Расчетная стоимость одной тонны композиционного ангидритового вяжущего марок 300-500 ниже стоимости портландцемента марки 400 на 200-300 рублей.

3. Производство композиционных магнезиальных вяжущих веществ и строительных материалов и изделий на их основе.
В последние 15 лет в стране велись интенсивные исследования по разработке эффективных магнезиальных вяжущих на основе доломитов. Доломиты являются достаточно распространенным сырьем в различных регионах РФ. Представляют практический интерес результаты разработок, выполненных в Челябинске и в Казани. В Казанском государственном архитектурно-строительном университете разработаны составы и технология получения композиционных вяжущих на основе доломитового сырья марок до 600. Результаты разработок защищены патентом РФ на изобретение. Показана возможность производства этих вяжущих с использованием керамзитовой печи. Получена опытно-промышленная партия. Установлена эффективность применения композиционных вяжущих на основе доломитового сырья для устройства полов, изготовления изделий из тяжелых бетонов, отделочных материалов. Производство таких вяжущих предполагает вовлечение в производство местного природного и техногенного сырья, снижение энергетических затрат по сравнению с производством портландцемента, расширение номенклатуры строительных материалов на основе минеральных вяжущих. Стоимость одной тонны композиционных вяжущих марок 300-500 на основе доломитового сырья ниже стоимости портландцемента на 250-300 руб-лей.
Развитие производства и применения композиционных магнезиальных вяжущих на основе доломитового сырья позволит снизить цементоемкость строительства на 5-7%.

4. Производство композиционных низкомарочных гидравлических вяжущих на основе местного сырья
Давно забытые в нашей стране низкомарочные гидравличские вяжущие – гидравлическая известь и романцемент в других технически развитых странах производятся и применяются в производстве гидравлических строительных растворов и сухих строительных смесей и низкомарочных бетонов. Для их производства может применяться распространенное местные известняки, глины и карбонатноглинистое сырье.
В Казанском государственном архитектурно-строительном университете разработаны составы и технология производства на основе местного карбонатноглинистого сырья и добавками техногенных отходов композиционных низкомарочных гидравлических вяжущих повышенной прочности. Техническая новизна разработки защищена патентом на изобретение.
Развитие производства и применения композиционных низкомарочных вяжущих на основе местного природного и техногенного сырья позволит снизить цементоемкость строительства на 5-7%.
Развитие производства и применения композиционных шлакощелочных, гипсовых, гипсоангидритовых, ангидритовых, магнезиальных и низкомарочных гидравлических вяжущих позволит значительно снизить цементоемкость строительства при реализации программы «Доступное жилье» и повысить доступность жилья для населения.
Представляется целесообразным формирование Федеральной и региональных программ по развитию производства бесклинкерных вяжущих.

Список литературы:
1. Денисов Г. «Возможности увеличения производства вяжущих. Строительная газета. №5, 3 февраля 2006 г.

http://conf.bstu.ru/conf/docs/0034/0828.doc

Дополнительно:

Copyright © 2007-2023, Интернет-журнал о цементе РуЦЕМ. РУ (RuCEM. RU) Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-34787 зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций от 25 декабря 2008 года, Отраслевой портал ЦЕМЕНТ. РУ (CEMENT. RU) Свидетельство о регистрации Эл № ФС77-34786 зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций 25 декабря 2008 года. Учредители: Очкин Ю.И., Ерокин Ю.А. Главный редактор: Ерокин Ю.А. Адрес электронной почты Редакции: yerokin@yandex.ru Телефон Редакции: +7 (8453) 68-33-82 Администрация портала не несет ответственности за содержание информации и рекламы оставленной третьими лицами. При использовании информации, активная ссылка на RuCEM.RU обязательна 16+