Координатор круглого стола: Кузьмина Вера Павловна, Академик АРИТПБ, к.т.н., технический эксперт Союза производителей сухих строительных смесей.
Применение алюминатных цементов в производстве сухих строительных смесей (ССС) является одним из направлений интенсификации производства, а также разработок нового ассортиментного ряда ССС для продукции специального назначения. Таковыми являются сухие строительные смеси для изготовления жаростойкого бетона при устройстве футеровки обжиговых печей и коммуникационных сооружений, а также бытовых печей и каминов, для защиты гидротехнических сооружений любого типа, ремонтных аварийных работ на гидростанциях, при строительстве и ремонте опор мостов, для заделки пробоин корпусов морских и речных плавсредств. Сфера применения ССС с алюминатными цементами распространяется на устройство и ремонт сооружений горнодобывающей промышленности: шахты, подземные сооружения, фундаменты под оборудование. Эти ССС используются для самоуплотняющихся монолитных полов, при строительстве дорог в заболоченных местностях. Для зимнего бетонирования.
В публикуемом круглом столе ведущие специалисты предприятий отрасли поделятся своими соображениями по обсуждаемым вопросам.
В круглом столе приняли участие: Управляющий Союза производителей сухих строительных смесей России Евгений Беляев, генеральный директор ООО "ГС-Эксперт", канд. техн. наук, Алексей Семенов, председатель совета директоров фирмы ООО "Бергауф строительные технологии" (Bergauf), канд. техн. наук Дмитрий Кнутарев; проректор МГСУ, руководитель научно-образовательного инновационного центра МГСУ, профессор, канд. техн. наук Андрей Пустовгар; руководитель проекта ГК UNIS Владислав Полетаев; генеральный директор ЗАО "Глимс-Продакшн" Елена Кочнева.
Модератор круглого стола - Вера Кузьмина, канд. техн. наук, генеральный директор ООО "Колорит-Механохимия", технический эксперт Союза производителей сухих строительных смесей.
Вера Кузьмина kuzminavp@yandex.ru
Преимуществами алюминатных (глинозёмистых) цементов (ГЦ) являются способность быстро затвердевать: трехдневная прочность цементного камня соответствует и даже в ряде случаев превышает 28-дневную прочность обычного портландцемента. Повышенная химическая устойчивость против воздействия различных агрессивных сред. Высокая огнеупорность. Однако существуют причины, ограничивающие их применение. Так, цена алюминатных цементов втрое выше, чем у портландцемента. Есть дефицит высокосортного сырья для их производства. Фазовые превращения при твердении ГЦ, сопровождаются снижением прочности цементного камня при длительном твердении. Наблюдается быстрая потеря активности ГЦ при хранении, несовместимость с некоторыми добавками. В общем ассортименте ССС 70% занимают клеевые смеси, в которых ГЦ успешно применяется в качестве расширяющейся добавки.
Экспертный анализ новых разработок в части состава и способов производства ССС выявил значимую перспективность развития производства алюминатных (глинозёмистых) ССС за счёт применения альтернативных материалов и функциональных добавок.
Рекомендуемый " % " ввода алюминатных цементов в ССС специального ассортимента:
o Затирочные ССС - 1,5% глинозёмистый цемент (ГЦ), в качестве расширяющей добавки + микрокальцит.
o В ССС для гидротехнических сооружений - 50% от рецептурного содержания цемента (ГЦ+ГПЦВ).
o ССС для горнодобывающей промышленности - до 30% (ГЦ).
o Строительная смесь для бесшовного бетонного пола - 2,0% ГЦ, в качестве расширяющей добавки. ССС для самовыравнивающегося пола - до 10%.
o ССС для зимнего бетонирования - 20% высокоглинозёмистого цемента (ВГЦ).
Высокая оптовая цена на тонну глинозёмистого цемента в 2013 году составила 21.250 руб./т. против 17.162,3 руб./т. в 2009 году. При этом наблюдается рост цены на 23,8%. При этом алюминатные цементы дороже портландцемента в три и более раз. Тогда, как на таможне цена импортного глинозёмистого цемента равна $360 за тонну.
Эта цена импорта обусловлена дополнительными дотациями, предоставляемые западными государствами, для поддержания экспорта алюминатных цементов. Однако эти же данные свидетельствуют о нашей собственной пассивности, как потребителей алюминатных цементов. Надо шире внедрять новые разработки и снижать себестоимость отечественной продукции. Кстати, это относится не только к алюминатным цементам.
Алексей Семёнов asemenov@gs-expert.ru
В настоящее время в России выпуск глиноземистых цементов (ГЦ) осуществляют 4 предприятия: ОАО "Пашийский металлургическо-цементный завод" (Пермский край), "Консолит", (Московская обл.), ОАО "Подольск-Цемент" (Московская обл.) и ООО "Нижнетагильский завод глиноземистых цементов" (Свердловская обл.). В докризисный период выпуск этой продукции также осуществляли ЗАО "Метахим" (Ленинградская обл.) и ООО "Челябинский цементный завод" (Челябинская обл.). За период с 2007 по 2009 г. объем производства глиноземистого цемента в России сократился в 1,8 раза до 7,6 тыс. т.
В 2010 г. наметился посткризисный рост производства, однако уже в 2011 г. вновь отмечена негативная динамика, что обусловлено усилением конкуренции на российском рынке с импортным глиноземистым цементом, который поставляется в ряде случаев по демпинговым ценам. По итогам года в стране было произведено всего 9 тыс. т глиноземистого цемента, в 2012 г. - 7,9 тыс.т. В 2013 темпы производства ГЦ сохранились на прежнем уровне по всем позициям.
В докризисный период темпы роста потребления глиноземистого цемента в России были незначительны - по итогам 2008 г. спрос на эту продукцию увеличился всего на 2% по сравнению с предыдущим годом. В условиях кризиса 2009 г. спрос на глиноземистый цемент снизился на 26% до 14,8 тыс. т. Однако уже в 2010 г. возобновился рост объемов потребления этой продукции в стране, и по итогам года её потребление в России превысило докризисный уровень.
В 2011 г. видимое потребление глиноземистого цемента в России увеличилось еще на 19,8% по сравнению с 2010 г. и составило 29,6 тыс. т. В денежном выражении, по оценкам "ГС-Эксперт", емкость российского рынка потребления глиноземистого цемента в 2011 г. составила порядка 16 млн. долларов США, а в 2013 - 21 млн. долларов США.
На протяжении всего рассматриваемого периода времени баланс производство-потребление глиноземистого цемента в России оставался отрицательным. Ежегодный дефицит цемента составлял 5,9-21,5 тыс. т и покрывался за счет импортных поставок. Импортёры ГЦ: Великобритания, КНР, Турция, Польша, Нидерланды - 24,5 тыс.т.
Возрастание спроса на глиноземистый цемент в 2010-2011 гг., обусловило существенное увеличение импорта данной продукции. По итогам 2011 г. импорт глиноземистого цемента достиг 24,4 тыс. т, а доля импортной продукции в общем объеме потребления превысила 82%, хотя докризисные годы на долю импортной продукции приходилось не более 63% от объема потребления глиноземистого цемента в стране.
Доля экспорта российской продукции также имеет тенденцию к росту. По мнению аналитиков "ГС-Эксперт", российским производителям все труднее конкурировать с зарубежными поставщиками глиноземистого цемента на отечественном рынке, что ведет к снижению спроса на российскую продукцию и сокращению объемов производства. А за счет наращивания объемов экспорта отечественные заводы пытаются увеличить загрузку своих мощностей и увеличить объем реализации.
Основной объем импортируемого глиноземистого цемента в рассматриваемый период ввозился в страну через 4 основных региона страны: Санкт-Петербург и Ленинградская обл. (поставки из европейских стран) - около 50% от объема импорта в 2011 г.; Кемеровская обл. (поставки из Китая) - около 20%; Краснодарский край (поставки из Турции) - около 15%; Москва и Московская обл. (поставки из европейских стран и Китая) - около 10%.
Рыночные доли основных поставщиков глинозёмистого цемента представлены в таблице.
Следует отметить, что наряду с этим, наблюдается активное продвижение на российский рынок продукции компании Kerneos (Франция, Германия, Нидерланды), которая является одним из мировых лидеров в производстве глиноземистых цементов (см. табл.) За 5 лет она сумела завоевать более трети российского рынка, ежегодно увеличивая свою долю. В 2010-2013 гг. компания занимает первое место среди поставщиков глиноземистого цемента в Россию.
См.Таблицу в Приложении.
Дмитрий Кнутарев post@bergauf.ru
Основные направления развития ассортиментного ряда продукции Bergauf: клеевая группа, затирки, штукатурки, шпаклевки, ровнители для пола, грунтовки, фасадная группа, гидроизоляция.
Bergauf постоянно совершенствует ассортиментный ряд ССС, в том числе с глинозёмистыми цементами. Несомненный интерес представляют разработки, защищённые патентами РФ. N 2196757 "Гидроизоляционная смесь", включающая портландцемент, гипсоглиноземистый цемент, глиноземистый цемент, натриевый бентонит, сополимервинилацетат, метилметакрилат и лигносульфонат. Увеличение прочности в 27,5 раз, а снижение водопроницаемости в 20 раз достигается при использовании альтернативного материала, натриевого бентонита, вещества с уникальными свойствами.
ССС для устройства монолитного бетонного пола из смеси на основе портландцемента, расширяющей добавки, щебня и песка (N 2137730 "Бесшовный монолитный бетонный пол"). Введение глинозёмистого цемента в качестве расширяющейся добавки позволяет достигнуть весомого технического результата - повышения прочности, долговечности и коррозионной стойкости при снижении себестоимости. Применение альтернативных материалов, таких как, реактивный глинозём, высокоактивный метакаолин (ВМК), тонкодисперсный и аморфный кремнезём, натриевый бентонит, опока (реакционная пуццолана), гранулированный доменный шлак, глинозёмистый шлак, является перспективным направлением развития производства строительных алюминатных смесей без дополнительного оснащения производства оборудованием, за счёт совершенствования составов смесей и параметров, их переработки с новыми видами сырья.
Внедрение альтернативных материалов в практику производства алюминатных ССС позволит снизить расход дорогостоящих цементов вдвое. При снижении себестоимости производства объёмы выпуска ССС на глинозёмистых цементах возрастут в 2 раза. Расчетный экономический эффект замены алюминатных цементов альтернативными материалами составляет 350-500 руб. на одну тонну ССС.
Андрей Пустовгар nsm.mgsu@mail.ru
Конъюнктура рынка сухих строительных смесей, содержащих алюминатные цементы, свидетельствует о том, что целый ряд регионов России заинтересован в расширении ассортимента и объёма их производства. Многочисленные диссертационные работы выполнены на профильных кафедрах ведущих ВУЗов страны. Актуальность развития данного направления работ подтверждают результаты научных исследований, выполненные в этой области Исаевой Т.С., Воробьёвым А.И. в РХТУ им. Д.И. Менделеева под рук. д.т.н., проф. Кузнецовой Т.В., Мошковской С.В. под рук. Осокина А.П. в РХТУ, в НИИЦементе: Бурловым И.Ю. под рук. д.т.н., проф. Кривобородова Ю.Р., Дудоладовой Т. Г. под рук. к.т.н., доц. Самченко С.В., Сиденко И.Л. под рук. д.т.н., проф. Кузнецовой Т.В., Камалиевым Р.Т. в СПб Техническом университете, под рук. д.т.н., проф. Брыкова А.С. Подготовлена научная база расширения производства глинозёмистых цементов и продуктов на их основе.
Введение в состав алюминатных цементов активных минеральных добавок, взаимодействующих с ионами Са2+, способствует предотвращению перекристаллизации гидроалюминатов кальция в гексагидрат трехкальциевого алюмината и сохранению плавного нарастания прочности цементного камня при длительном твердении.
Пластификаторы, замедляя гидратацию алюминатов кальция, обусловливают образование монокальциевого гидрата, длительно сохраняющегося при твердении цементного камня без перехода в С3АН6, при этом отмечено, что добавки ЛСТМ и С-3 приводят к образованию гидроалюминататов в рентгеноаморфной форме. Аморфизация гидратов, сопровождаемая повышением дисперсности частиц, ведет к упрочнению структуры цементного камня.
Оптимальным средством воздействия на структурообразование цементного камня на алюминатных цементах является введение комплексных добавок, содержащих электролиты, активные минеральные добавки с пластификаторами. Введение в цемент малых добавок электролитов позволяет изменить процесс гидратации цементного теста, вызывать образование низкоосновных гидроалюминатов кальция, изменять размер, форму кристаллов и структуру цементного камня.
Пластификаторы, замедляя гидратацию алюминатов кальция, обусловливают образование монокальциевого гидрата, длительно сохраняющегося при твердении цементного камня без перехода в С3АН6.
По данной теме практическая реализация результатов исследований в отрасли была выполнена на производственных мощностях ПЭЦЗ и ООО "Консолит".
Владислав Полетаев poletaev_ve@unistrom.ru
По данным аналитического агентства "Строительная информация", ГК UNIS занимает безоговорочное 1-е место в России по производству плиточного клея и лидирует в других категориях ССС. Алюминатные цементы успешно применяются в качестве расширяющейся добавки в клеевых смесях. Расширение ассортимента ССС с применением алюминатных цементов входит в зону интересов нашей компании.
ГК UNIS развивает широкую сеть региональных дилеров и осуществляет поставки ССС во все крупнейшие гипермаркеты России (более 140 городов) и в страны ближнего зарубежья.
Доля сухих строительных смесей UNIS в натуральном выражении составляет 9,9% в общем объеме рынка России. Продукция ТМ UNIS отвечает строгим мировым стандартам качества, адаптирована для российских условий и соответствует запросам самых требовательных покупателей.
Один из основных принципов компании - стопроцентное соответствие технических характеристик готовой продукции эталонному образцу. Система двойного контроля качества (входной контроль качества сырья и контроль качества конечного продукта) обеспечивает высокую культуру производства.
Одним из важных направлений перспективной работы ГК UNIS является применение алюминатных цементов в качестве расширяющейся добавки при производстве клеевых и других смесей. Использование уникальных свойств алюминатных цементов позволяет уйти от стандартных и легко воспроизводимых конкурентами рецептур и создать уникальные товарные преимущества (УТП) в условиях активно растущей конкуренции на рынке РФ и общего замедления темпов его роста.
Все новые рецептуры проходят так называемое слепое тестирование. Новый состав и несколько марок сухих смесей других производителей (в т.ч. зарубежных) упаковывают в одинаковые мешки без надписей. Опытные мастера-производственники оценивают технологические свойства всех представленных материалов и высказывают свое мнение об их достоинствах и недостатках.
Такая оценка позволяет объективно выявлять зависимость специальных свойств ССС от применения различных добавок, в т.ч. алюминатных цементов, достаточно точно позиционировать новый материал на рынке и создавать высоко конкурентный продукт, востребованный как специалистами в области строительства и отделки, таки любителями.
Елена Кочнева info@glims.ru
В производстве ССС "Глимс-Продакшн" широко используются органоминеральные добавки. Представляют определённый интерес результаты, достигнутые разработчиками патентов РФ. N 2144519 СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ БЕТОННОЙ СМЕСИ (ВАРИАНТЫ). В качестве основы исследованы следующие материалы: песок кварцевый, или шлак доменный гранулированный, или зола ТЭЦ, или известняк, или цеолитсодержащая порода, молотый цементный бетон.
Органоминеральную комплексную добавку готовили путем смешения минерального наполнителя, пластификатора и неорганического ускорителя твердения, в котором смешение компонентов вели путем их сухого измельчения до удельной поверхности 2000-6000 см2/г, при этом соотношение компонентов комплексной добавки составило, мас.%:
минеральный наполнитель - 75-87,5 / пластификатор - 5-10 / неорганический ускоритель твердения - 7,5-15.
Таким образом, реализован основной принцип поверхностной модификации минерального наполнителя, способствующей повышению его поверхностной реакционной способности и степени сродства с компонентами реакции. Присутствие ПАВ предотвращает агрегацию высокодисперсных частиц наполнителя и стабилизирует его свойства, а сам он становится носителем ПАВ.
Наивысший результат можно получить, например, при таком же соотношении компонентов добавки при измельчении в энергонапряжённых помольных агрегатах. Такой же вывод напрашивается при рассмотрении патента РФ N 2382004 "ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫЙ МОДИФИКАТОР ДЛЯ БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ". Материалы: Активный кремнезём/и микронаполнитель + пластификаторы = Микрокремнезём + нафталинформальдегидный (НФ), или нанокремнезём+ меламинформальдегидный или зола-унос + поликарбоксилатный (ПК) или метакаолин+лигносульфонатный (ЛС) или гранулированный доменный шлак+ (ПК+ЛС) или + (НФ+ЛС), а также микронаполнители: молотые известняк, доломитизированный известняк, доломит подвергаются принудительному смешению до насыпной массы 650кг/м3. Несомненно, интенсификация ОМД лежит в активации компонентов.
Комплексные и полифункциональные добавки для строительных смесей прочно вошли в повседневную строительную практику, можно рекомендовать их к применению, как для ССС на портландцементе, так и на глинозёмистых цементах с применением новых технологий их предподготовки.
Вера Кузьмина kuzminavp@yandex.ru
Подводя итоги обсуждения высказываний участников круглого стола, хочу поблагодарить всех участников за участие в работе и представленную информацию. Переходя к технической стороне вопроса, следует подчеркнуть, что при производстве алюминатных ССС наибольший экономический и технический эффект достигается при применении механоактивированных органоминеральных комплексных добавок (ОМД) и цементных премиксов с полифункциональной комплексной добавкой, состоящей из двух и более механоактивированных целевых добавок различных классов. Полученный механоактивированный премикс и/или ОМД перемешивают в любом типе смесителя с оставшейся частью рецептурного цемента, затем сухую строительную смесь, в т.ч. цветную, изготовляют по стандартному заводскому технологическому циклу.
Эффективность использования механоактивированных премиксов была опробована в промышленных условиях на Щуровском заводе ЖБК и СД Московской железной дороги (Патент на изобретение N 2182137 "ССС и способ ее получения" с приоритетом от 03.02.2001 г.).
Оценивая результаты исследований, можно сделать вывод о целесообразности расширения ассортиментного ряда CCC за счёт производства алюминатных строительных смесей.
Запуск одного или двух дополнительных помольных модулей с механоактиватором в составе традиционного завода, производящего ССС, позволяет решить ряд задач предподготовки компонентов вещественного состава смесей, а также альтернативных материалов, органоминеральных добавок и премиксов с комплексными функциональными добавками. Экономически целесообразно выпускать для собственного производства высококачественные механоактивированные премиксы с комплексными функциональными целевыми добавками. Особенно выгодно подвергать механоактивации функциональные добавки: супер- и гиперпластификаторы, эфиры целлюлозы и крахмала, редиспергируемые полимерные порошки, синтетические сухие латексы. Применение механохимических технологий экономически и технически эффективно для всех компонентов вещественного состава сухих строительных смесей. Механоактивация функциональных добавок снижает водопотребность механоактивированного цемента на 40% и увеличивает активность цемента в 2,5 раза, что создает технические предпосылки для эффективного использования местных активных тонкомолотых минеральных добавок взамен вяжущего вещества в составе алюминатных ССС. Только дополнительная технологическая операция механоактивации суперпластификатора С-3 перед механоактивацией премикса для ССС повышает прочность цемента на марку. Механоактивация добавок различного назначения позволяет увеличить их рабочую поверхность в несколько раз, повысить их химическую активность в такой степени, что показатели качества ССС на их основе улучшаются на 15% по сравнению со смесями на традиционных импортных добавках аналогичного назначения. Актуален возврат к некоторым разработкам прежних лет на новом уровне развития технологии и техники.
Оценка экономической эффективности применения альтернативных материалов взамен алюминатных цементов (ГЦ-40, ГЦ-50, ВГЦ) возможна в каждом конкретном случае, с точным подсчётом удельных затрат на финансирование работ и внедрение в перерасчёте на технический результат, достигнутый в результате модернизации производства и внедрения новых материалов. Это может быть натриевый бентонит при стоимости 50 тыс.руб./тн. При незначительном его расходе и правильной технологии введения, а может быть реактивный кремнезём за 18 тыс.руб./тн. Все зависит от того, какой результат необходимо получить и на каком строительном объекте. Цена вопроса?
Евгений Беляев info@spsss.ru
ПОДВОДЯ ИТОГИ РАБОТЫ КРУГЛОГО СТОЛА, следует отметить, что применение альтернативных материалов взамен части рецептурного глинозёмистого цемента в ССС имеет стратегическое значение для увеличения собственного объёма производства специальных смесей при снижении их себестоимости.
Промышленный объём производства альтернативных материалов освоен, что создаёт основу для их промышленного применения в строительных алюминатных смесях в сочетании с комплексными функциональными добавками, преимущественно пятого класса - органоминеральными.
В качестве альтернативы алюминатным цементам могут быть использованы активные добавки и геополимеры: реактивный глинозём, высокоактивный метакаолин (ВМК), тонкодисперсный и аморфный кремнезём, натриевый бентонит, опока активная, гранулированный доменный шлак, глинозёмистый шлак, алюмоферритный клинкер, шлак от производства ферротитана, сталерафинировочные шлаки, обожженные алунитовые породы.
В обсуждении вопроса применения альтернативных материалов в алюминатных смесях приняли участие не все ведущие игроки рынка, однако разговор выявил новые тенденции развития отрасли, позволил узнать много интересного о самих участниках и направлениях развития производства ССС на их предприятиях.
Надеюсь, что материалы круглого стола, проведённого по инициативе нашего эксперта, Академика АРИТПБ, к.т.н. Кузьминой Веры Павловны, заинтересуют, как производителей, так и потребителей сухих строительных смесей, в том числе алюминатных. В ближайшем будущем другие темы для публичного обсуждения могут быть вынесены на повестку дня. Желаю всем удачи!
