Впервые в Республике Казахстан получены железобетонные изделия, изготовленные с использованием бетонов на основе наноцементов, без применения термообработки.

По итогам проведенных презентаций и совместного заседания с представителями строительных дивизионов холдинга BI Group, а также по инициативе ТОО «KazNanoCement», было принято решение о проведении опытно-промышленных испытаний (ОПИ) наноцемента и бетонов на их основе на строящихся объектах холдинга BI Group, с использованием технологии ОАО «Московский ИМЭТ».

Производство партии наноцемента 55 было выполнено на помольной линии завода по выпуску извести АО «Западно-Казахстанская Корпорация Строительных Материалов» (АО «ЗККСМ») в городе Уральске. Основными целями проведения ОПИ в период с 10.04. по 24.05.2017 года   были определены следующие: получение промышленных партий наноцементов на существующих помольных мощностях завода;  получение бетонов на основе наноцемента с использованием местных инертных материалов в целях значительного сокращения сроков набора прочности и оценки коммерческой целесообразности перехода на наноцемент; применение бетонов на основе наноцемента на действующих объектах холдинга BI Group для определения эффективности сокращения сроков строительства с последующим изменением графика производственных работ.

Партнерами в проведении лабораторных исследований при получении изделий из наноцементов и бетонов на их основе, подбора бетонов, были определены – дочерняя компания холдинга BI Group ТОО «АБК-Бетон» и независимая испытательная лаборатория ИЛ «ПК Качество».

Предварительно, с сотрудниками этих компаний, были проведены рабочие консультации по ознакомлению с методикой испытаний наноцементов и бетонов на их основе, представлена информация по предварительному национальному стандарту РФ 19-2014 «Наноцемент общестроительный. Технические условия».

Организация и получение промышленных партий наноцементов

Практическое получение наноцементов производилось в третьем цеху АО «ЗККСМ». Состав линии включал: подающее шнековое устройство; шнековая линия выгрузки в бункер приема готового продукта; шаровая мельницы D1,5хL5,6 м. и расходные материалы – портландцемент марки ПЦ500Д0Н, тарированный в мешки по 50 кг, песок кварцевый, модификатор «Полипласт – 1».

Заявленная, первоначально представителями АО «ЗККСМ», автоматическая подача исходных материалов в шаровую мельницу по техническим причинам не была осуществлена. Загрузка всех составляющих в шаровую мельницу производилась вручную, согласно разработанным специалистами ЗАО «ИМЭТ» (дочерняя фирма ОАО «Московский ИМЭТ») программе дозирования и времени подачи. Эта загрузка производилась на шнековый питатель с последующей загрузкой непосредственно в горловину мельницы. Каждый час сотрудниками лаборатории АО «ЗККСМ» производился отбор образцов полученного наноцемента для измерения %-го остатка на сите №008. Для этого привлекалась ИЛ ТОО «Стройкомбинат» г. Уральска.

По мере увеличения продолжительности работы шаровой мельницы и набора оптимального рабочего состояния, процент остатка на сите №008 уменьшался.

Лучший показатель составил 4,3%. Работа мельницы производилась с 9.20 до 14.00 и с 15.00 до 19.00 часов, в одну смену. Указанное время не учитывает незапланированные остановки, связанные с отключением света или ремонтом шнековой линии разгрузки.

Получение наноцемента производилось путем применения технологии ЗАО «Московский ИМЭТ» – механохимическая активация готового портландцемента совместно с кварцевым песком и добавлением модификатора из группы нафталинсульфонатов в шаровой мельнице СМ 1456А.

Портландцемент ПЦ 500Д0Н был приобретен в г. Уральск у дилера АО «Holcim» (Вольский цементный завод). Произведен этот цемент в октябре 2016 года – то есть по состоянию на апрель 2017 года (время производства наноцемента 55) срок годности портландцемента по стандарту истек в конце декабря 2016 года. Тара – мешки по 25 кг. Общее количество – 27 тн. 

Была выбрана марка производимого наноцемента – наноцемент 55. Кварцевый песок, как и нафталинсуфонат натрия фирмы «ПОЛИПЛАСТ» были также приобретены в г. Уральске.

Справка по СМ 1456А: данная мельница используется АО «ЗККСМ» для помола извести. Перед началом работ, мельница была очищена, были заменены бронеплиты, цильпебсы и сетка-перегородка. Шаровая загрузка СМ 1456А в первой камере – 5 тн, во второй – 5 тн; Производительность линии по наноцементу – 3 тн/час; Форма и размер цильпебсов – тупой конус, 16х40 мм; Соотношение камер 1:25-1:3; Общий вес цильпебсов -10 тн.

Все весовые замеры песка, и модификатора производились на напольных электронных весах, посредством ручных технологических емкостей. Расфасовка готового наноцемента, производилась непосредственно в биг-бэги емкостью 1000 кг через бункер выгрузки.  В процессе модификации было получено 47 тонн наноцемента 55. Транспортировка в г. Астана была произведена крытым ж/д транспортом.

 Физико-механические свойства полученных наноцементов

 Специалистами ЗАО «ИМЭТ» совместно с ИЛ ТОО «Стройкомбинат» были проведены лабораторные исследования полученного наноцемента Нано 55.

Протокол №15/04/1 от «17» апреля 2017.  Вид испытаний: основные строительно-технические свойства наноцемента и состава бетонов на их основе.

Таблица 1

Наименование параметра, ед.измНД на методы

испытаний

Нормируемые значения по НДФактические значения
1234
Подвижность цементно-песчаного раствора:

— водоцементное отношение, %

— расплыв конуса, мм

 

 

ГОСТ 30744-2001

 

 

130-140

 

 

В/Ц 0,22

130-138

Равномерность изменения объема цемента:

— расширение образцов не должно быть более, мм

 

ГОСТ 30744-2001

 

10

 

Нет изменений

Нормальная густота цементного теста, %ГОСТ 30744-2001Не нормируется20,4
Сроки схватывания:

— начало схватывания цемента, не ранее %

— конец схватывания, не позднее

 

ГОСТ 30744-2001

 

45 мин

 

Не позднее 10 час

 

2 ч 46 мин

 

5 ч 10 мин

Тонкость помола цемента:

— остаток на сите №008 не более, %

 

ГОСТ 30744-2001

 

Не нормируется

 

96 %

Передел прочности при изгибе в возрасте 2 суток, МПа (кгс/см2) 

ГОСТ 30744-2001

 

Не нормируется

8,2 (82,0)

8,6 (86,0)

Передел прочности при сжатии в возрасте 2 суток, МПа (кгс/см2) 

ГОСТ 30744-2001

 

Не менее 35

35,0 (350)

36,8 (368)

 

Лаборатория
Остаток на сите №008
Остаток на сите №008
Готовый Нано 55
Формование балочек

   Рис 1. Фотографии испытаний наноцемента 55

 Состав и свойства бетонной смеси на основе Нано 55

 Протокол №17 от «18» апреля 2017. Вид испытаний: подбор состава бетонов. Подбор по ГОСТ 27006-86.

 Таблица 2 

№ составаРасход материалов на 0,015 м3 б/смесиОК, см
Щебень, кг Песок, кг Цемент, кг Вода, л  
Нано 55

модифицированный

базовый

 

12,0

 

7,0

 

5,0

 

1,4

 

5,3

 

 Результаты испытания бетонных образцов на прочность

 Таблица 3

Наименование2 суток

кгс/см2

7 суток

кгс/см2

28 суток

кгс/см2

Водонепроницаемость

W

Нано 55

модифицированный

базовый

344,6

359,7

510,3

545,2

736,1

756,8

 

20

Условия проведения испытаний

Температура

 Температура + 22,0 0С

Влажность  — 78 %

 

Анализ полученных результатов показывает – произведенный наноцемент 55 отличается высоким качеством, все показатели соответствуют требованиям РФ 19-2014 «Наноцемент общестроительный. Технические условия» и значительно превосходят показатели исходного портландцемента с истекшим сроком годности.

Полученные результаты по бетонам из произведенного наноцемента 55 показали высокие результаты на практике по набору прочности и на изгиб в первые и последующие сутки (см. Динамику набора прочности бетона). ТОО «KazNanoCement» совместно с ТОО «АБК-Бетон» были определены конструкции на строительстве объекта жилых комплексов холдинга «BI Group», в которых была спланирована укладка бетонов на произведенном наноцементе 55.

 

Краткая справка по объекту:

 ЖК «Премьера», этажность – 8 этажей, 3-4 блок секции. К работе были определены ответственные изделия I категории: несущие колонны второго этажа 3-й блок секции – 8 (восемь) единиц, с сечением 250х500 мм. Марка бетона М350; пандус подземного гаража 4-й блок секции, толщина – 200 мм. Марка бетона М400. Подбор бетонов производился специалистами ИЛ «ПК Качество» под руководством представителей ОАО «Московский ИМЭТ». Предварительно были взяты и апробированы инертные материалы: щебень и песок на предмет качественных характеристик гранулометрии и содержания влаги. Бетон производился на БСУ-3456, транспортировка до объекта производилась бетоновозами. Средняя продолжительность в пути составила 45 мин.

 Определения физико-механических характеристик щебня

 Протокол №168 от 24.04.2017. Вид испытаний: качественные характеристики.

 Таблица 4

Наименование показателей ед. изм.НД на методы испытанияНорма по НДФактические результаты,%
Потеря массы щебня при дробимости (из осадочных и метаморфических пород, в насыщенном водой состоянии) %, фр. 10-20) 

СТ РК 1213-2003

 

До 11 вкл.

 

4,40

Марка щебня по дробимостиСТ РК 1213-200312001200

 

Опалубка 1-2 объекта для заливки бетона на наноцементе 55
Подача бетона автобетонасосом. Укладка бетона без виброуплотнения.

 

 

 

 

 

 

 

Рис 2. Опалубка несущих колонн объекта, подача и укладка бетона на наноцементе 55 без виброуплотнения

 Подача бетонной смеси В25 на колонны производилась в готовую опалубку, посредством технологической ёмкости. Уплотнение бетонной смеси производилось ручными глубинными вибраторами. На двух колоннах виброуплотнение не производилось. Готовая смесь при подаче в опалубку показала высокую пластичность и удобоукладываемость. После снятия опалубки, качество поверхности колонн без виброуплотнения не отличалось от колонн, где виброуплотнение производилось. При этом плотность при импульсной проверке не выявило каких-либо пустот.

Заливка бетонной смеси пандуса подземного гаража производилась через бетононасос. Подача и последующее разравнивание показало очень хорошую пластичность и удобоукладываемость. Рабочие бригады и представители ТОО «АБК-Бетон» отметили внешнее сходство консистенции бетонной смеси и легкость работы с ним как с самоуплотняющимся бетоном.

Разравнивание бетонной смеси
Бетонная смесь после разравнивания
Первые сутки после заливки
Состояние через сутки твердения
Вторые сутки после снятия опалубки
Снятие показателей прибором ИПБ

Рис 3. Рабочие моменты бетонирования конструкций объекта бетоном на основе наноцемента 55

Карта подбора бетонов

Подбор и марки бетонов отражены в карте подбора бетонов.

Таблица 5

Классификация и номенклатура показателей бетона (ГОСТ 26633-91)В25П416-21
В30П521 и более
Назначение бетонаконструкционный
Класс бетона по прочности на сжатиеВ 25
В 30
Марка бетонной смеси по удобоукладываемостиП 4 (16 -21)
П 5 (21 и более)
Марка бетона по морозостойкостиF — 150
Марка бетон по водонепроницаемостиW — 20
Метод бетонирования, способ уплотненияВПТ
 

Условия твердения бетона

естественные с перепадами температур от +20 (днем) до +3 (вечер-ночь)
Характеристика составляющих бетонную смесь
Цемент (ПНСТ 19-2014. ТУ)Наноцемент 55
Изготовлен из цемента ПЦ500Д0Н с истекшим сроком годности.  Срок годности цемента на момент его модификации превышал 6 (шесть) месяцев.
Краткая характеристика базового цемента
Вид и марка цемента по паспорту завода изготовителяЦЕМ I 42,5 Н ГОСТ 31108-2003
Завод изготовительООО «Холсим», г. Вольск, Россия
Тара, мешок50 кг
Сроки храненияистекшие
Сроки схватывания (начала/конец), час и мин.2 час. 46 мин/ 4 час. 40 мин.
Щебень смеси фракции от 5-20 мм Щебень
Средняя плотность, г/см32,59
Пустотность, %49
Марка по дробимости1200
Песок строительный Для строительных работ
Модуль крупности3,0
Влажность, %3,10
Содержание гравия,%16,25
Состав 1 – В 25 колонны 250х500
Наноцемент 55, кг500Набор прочности в 1-2-3 сутки см. Протокол

1.    от 06.05.2017

2.    от 07.05.2017

3.    от 08.05.2017

Песок, кг820
Щебень, кг1080
Вода, кг140
ОК, см20,5
Состав 2 – В 30 плита пандуса гаража
Наноцемент 55, кг500Набор прочности в 1-2-3

сутки см. Протокол

 

 

Песок , кг660
Щебень, кг1166
Вода, л160
ОК, см25

 Динамика набора прочности бетона на конструкциях объекта, %

Наибольший набор прочности наблюдается в бетоне В 25   с выдержкой изделий в   опалубке при наружной средней температуре воздуха + 20 °С в течении 26 часов. Показатели по марке В30 на перекрытиях объекта несколько ниже, за счет того, что не производилось укрытие бетона ПВХ пленкой на весь период набора прочности. Но и в этих условиях первичный набор прочности бетона на основе наноцемента 55 показал высокие результаты.

Основные выводы по результатам комплексных промышленных испытаний

  1. Проведенные испытания по производству наноцементов в 3-м технологическом цеху по производству извести АО «ЗККСМ», показали высокую эффективность новой технологии, позволившей без предварительных работ, произвести высококачественный наноцемент 55 в объемах несколько десятков тонн.
  2. Проведенные испытания бетонов на основе наноцемента 55 на производственных площадках холдинга BI Group показали высокие строительно-технические свойства во все периоды укладки и твердения. ОПИ на изделиях из наноцемента показали, что применение наноцемента при производстве конструкций из бетона в условиях строительной площадки, открывает возможности получения самоуплотняющихся бетонов с высоким темпом набора прочности и высоким качеством конструкций.
  3. Впервые в Республике Казахстан получены железобетонные изделия, изготовленные с использованием бетонов на основе наноцементов, без применения термообработки.
  1. Сравнительный анализ стоимости 1 куба бетонной смеси, произведенной с использованием наноцемента и традиционным методом, показал эффективность применения наноцемента (экономия до 20%). Фактическое количество портландцемента на 1 м3 бетонной смеси составляет 50% от проектной с получением высоких показателей бетонных смесей и бетонов.
  1. Высокий темп набора прочности уложенных бетонных смесей на наноцементе позволяет пересмотреть графики производственных работ на строительной площадке объекта в плане ускорения съема и монтажа опалубки. Предварительные расчеты показали возможность экономии средств при строительстве объекта холдинга BI Group с применением наноцемента от 500 до 700 тысяч тенге ежесуточно.
КАРСЫБАЕВ  Е.Б.,
Генеральный представитель ОАО «Московский ИМЭТ»
 в Республике Казахстан и Центральной Азии,
АДИЛЬБЕКОВ Ж.С., Директор  ТОО «KazNanoCement» 
 
ОАО «Московский ИМЭТ» выражает особую признательность Генеральному директору  АО «ЗККСМ» Кенжегулову М.А. и отмечает высокий профессионализм коллектива данного АО. Также благодарим Директора ТОО «АБК Бетон» Кожахметова М., начальника лаборатории ТОО «АБК Бетон» Рахмуханова А. и Руководителя ИЛ «ПК Качество» Рождественскую В.В.