Определиться с добавкой. Пластификаторы для бетона продолжают совершенствоваться
Производители добавок в бетон постоянно расширяют ассортимент своей продукции. Необходимость выпуска новых материалов с улучшенными или новыми характеристиками объясняется высокой конкуренцией на рынке, реализацией сложных строительных проектов.
В настоящее время наиболее востребованные у заказчиков добавки в бетон —пластификаторы. Существует множество их разновидностей. Основными критериями использования, отмечают эксперты, того или иного пластификатора являются назначение (товарный бетон, ЖБИ и пр.), класс или марка бетона по прочности, требуемое время жизни смеси и особенности бетонируемой конструкции.
Успешная комбинация
Выбор добавок, рассказывает директор технического центра ООО «Полипласт Северо-запад» Андрей Григорьев, осуществляется следующим образом. Должно быть техническое задание для понимания: какой бетон будет изготавливаться. «В частности, если это товарный бетон, то подойдут добавки от нашей компании группы Линамикс ПК. В большинстве случаев это суперпластификаторы, обеспечивающие различную сохраняемость подвижности бетонной смеси. Как правило, это 2–3 часа. Но могут быть и варианты с жизнеспособностью смеси до 6–8 часов. Иногда для обеспечения подобных результатов нужно дополнительно вводить замедлитель. Также, — продолжает специалист, — в зависимости от задачи дополнительно используют воздухововлекающие добавки, стабилизирующие добавки и т. д. При изготовлении сборного бетона мы используем добавки группы Реламикс ПК. Это суперпластификаторы, обеспечивающие максимальный водоредуцирующий эффект, необходимый для интенсивного набора бетоном прочности при различных температурных режимах выдерживания бетона».
Это основные группы производимых добавок, отмечает Андрей Григорьев. Также существуют группы противоморозных добавок, как комплексных, так и антифризы на различной основе. По его словам, совместное использование пластифицирующих и иных (например, воздухововлекающих) добавок не только целесообразно, но и в каких-то случаях необходимо.
Возможность комбинирования компонентов подтверждает и технический специалист отдела «бетон» компании Sika Кирилл Лебедев. «Для достижения определенных свойств бетонной смеси и бетона целесообразно применение пластификаторов вместе с другими категориями добавок. Однако, как правило, это уже не рядовая задача. При проектировании уникальных конструкций возможно одновременное применение до 4–5 добавок. Важно заметить, что создание современных высокотехнологичных пластификаторов невозможно без хорошего сырья, поэтому залогом успеха для данного вида продукции является наличие у компаний производства полного цикла — от сырья до готового продукта», — подчеркивает он.
В условиях волатильности
По словам игроков рынка, в настоящее время благодаря взятому пять лет назад курсу страны на импортозамещение выпуск химических добавок в значительной степени стал локализованным.
«В компании "Полипласт" один из самых высоких уровней локализации производства. Большую часть компонентов для изготовления суперпластификаторов и иных продуктов наша компания производит самостоятельно. Это позволяет максимально сдерживать уровень цен в отличие от небольших компаний, закупающих 100% компонентов для изготовления продукции. Естественно, в составе нашей продукции используется доля импортного сырья, но это незначительная часть, не оказывающая существенного влияния на стоимость нашей продукции у потребителей», — сообщил Андрей Григорьев.
На текущий момент, отмечает Кирилл Лебедев, доля импортного сырья в наших пластификаторах не превышает 5%. Это говорит об очень высоком уровне локализации производства. Что касается роста цен на продукцию в отрасли и колебания курса рубля, то при текущем уровне размещения производства Sika Россия эти факторы, безусловно, оказывают негативное влияние. Но данные изменения незначительны и носят инфляционный характер.
Свое видение ситуации высказал заместитель руководителя департамента продаж «Добавки в бетоны» ПАО «Пигмент» Александр Евсеев. По его словам, ослабление рубля влияет на ситуацию в сегменте. «Дело в том, что подорожание иностранной валюты делает максимально выгодными поставки сырья и полупродуктов за рубеж. В итоге российские потребители получают сырье, так сказать, «по остаточному принципу» и по повышенной цене. Кроме того, играет роль определенная монополизация рынка. Сегодня выпуском сырья для производства макромономеров в РФ занимаются лишь две компании. Апеллируя к росту валюты, к июню этого года они существенно подняли цену на свою продукцию. Этому, если говорить о работе на внутреннем рынке, на наш взгляд, нет объективных экономических обоснований. К сожалению, производители сырья нас не слышат или не хотят слышать. Мы вынуждены повышать цену на свою продукцию, и далее по цепочке это доходит до конечного потребителя — покупателей жилья. Кроме того, крупные производители добавок в бетон сейчас снова начинают смотреть в сторону иностранных поставщиков сырья, мера является вынужденной и не отвечает интересам государства, граждан», — подчеркнул представитель рынка.
Председатель совета директоров холдинга «Защита конструкций-М» Елена Платонова отмечает, что зачастую строители выбирают самые дешевые и низкокачественные добавки. Но итоговая цена на 1 куб. м складывается из количества добавки и дополнительных расходов на доставку и хранение. Можно сэкономить на цене и потерять на здоровье персонала или ремонте по гарантии.
«Еще в 2004 году были проведены испытания добавок нового поколения "ГАМБИТ®", которые совмещают в себе все лучшие свойства использовавшихся ранее продуктов и не содержат многих недостатков (не вызывают высолов и коррозии, нетоксичны и безопасны в применении). Применение таких добавок значительно увеличивает производительность труда, позволяет экономить на цементе и на доставке различных добавок, получать гарантированное качество конструкций и, в ряде случаев, избежать виброобработки изделий, а также проводить работы в зимний период», — добавляет она.
Под любые задачи
По словам Александра Евсеева, наглядным индикатором «самочувствия» сегмента производства добавок в бетон и строительной отрасли в целом служит такой показатель, как объем производства цемента. Общеизвестно, что его выпуск во втором квартале этого года существенно упал — особенно в Центральном и Южном федеральных округах. Следствием этого стало то, что продажи добавок в бетон в этот период были заметно ниже запланированных. В то же время в третьем и четвертом кварталах, напротив, наблюдается позитивная динамика по выпуску бетона и, соответственно, закупкам добавок.
В целом, отмечают эксперты, в последние годы из-за высокой конкуренции наблюдается тренд на появление новой продукции, улучшаются характеристики уже выпускаемой.
По словам Андрея Григорьева, специалисты технического центра компании «Полипласт» постоянно работают над совершенствованием и номенклатурой выпускаемой продукции. Совсем недавно в Москве прошла Международная конференция BetonConf, в рамках которой были представлены новейшие синергетические продукты и активаторы свойств бетонных смесей. «Линейка добавок нашей компании насчитывает не один десяток позиций. Каждая добавка в своем роде уникальна. Сегодня мы можем с уверенностью сказать, что любая сложная задача нами решаема», — подчеркнул он.
Александр Евсеев сообщил, что с 2017 года компанией налажен выпуск добавок на основе поликабоксилатов. Недавно совместно с крупнейшим производителем цемента ПФО запущен проект по формированию комплексных решений для производителей бетона. Результатом совместной работы специалистов цементного завода и команды ведущих специалистов НТЦ ПАО «Пигмент» (г. Тамбов) стала разработка добавок для бетона на основе поликарбоксилатных эфиров, не имеющих аналогов, специально синтезированных под марки цемента. «Данное решение позволяет получать высокоподвижные бетонные смеси с высокими эксплуатационными характеристиками (прочность, водонепроницаемость, морозостойкость) и обеспечивает: до 4 часов без потери марки по подвижности с обеспечением ранней прочности; более 20% водоредуцирующий эффект; более 25% повышения прочности бетона. По предварительной оценке, экономический эффект нашего решения оценивается до 15% от себестоимости 1 куб. м бетона», — подчеркнул эксперт.
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
