Химические добавки АО «Пигмент» для строительной индустрии
Андрей Перехрест, кандидат химических наук, руководитель Научно-технического центра добавок в строительные материалы, АО «Пигмент».
Аннотация
Стратегическим вектором развития АО «Пигмент» является расширение ассортимента и увеличение объема производства химических добавок в строительные материалы. Предприятие выпускает полимерные основы добавок в строительные материалы: полиметиленнафталинсульфонаты, поликарбоксилаты, меламино-формальдегидные суперпластификаторы, ацетоно-формальдегидные суперпластификаторы, а также комплексные добавки на их основе. За последние годы на АО «Пигмент» достигнут значительный прогресс в области синтеза полимерных основ добавок и производства комплексных рецептур.
Введение
АО «Пигмент» является многопрофильным химическим предприятием, обладающим 72-летним опытом выпуска химической продукции, в т. ч. тонкого органического синтеза. Предприятие признано одним из десяти наиболее динамично развивающихся химических предприятий РФ. В настоящее время предприятие выпускает широкий ассортимент продукции: пигменты, химические добавки в строительные материалы, стирол-акриловые дисперсии, лакокрасочные материалы, сульфаминовую кислоту, красители, оптические отбеливатели, присадки к бензинам, синтетические смолы, химическое сырье. В ассортиментном портфеле предприятия более 350 видов продукции.
Основная часть
Направление «Химические добавок в строительные материалы» является стратегическим для предприятия. В настоящее время данное направление представлено следующей продукцией:
- полимерные основы добавок в строительные материалы;
- готовые выпускные формы добавок для производства товарного бетона, ЖБИ, строительных растворов на основе полимеров собственного производства;
- химические добавки для производства изделий из гипса (в т. ч. гипсокартона);
- комплексные противоморозные добавки для товарного бетона, строительных растворов;
- интенсификаторы помола цемента.
Следует особо отметить, что в последние годы научными и производственными кадрами предприятия проведен большой объем работ по расширению ассортимента полимерных основ добавок в строительные материалы, внедрению в производство синтеза инновационных полимеров. Предприятие имеет возможности для производства добавок в строительные материалы в жидком и сухом виде.
Предприятие производит следующие полимерные основы добавок в строительные материалы:
- полиметиленнафталинсульфонаты (ПНС);
- поликарбоксилаты (ПК);
- меламин-формальдегидные иономеры (МФС);
- алифатические суперпластификаторы (АФ).
Предприятие традиционно производит ПНС для разных областей применения: диспергаторы красителей, производство бетонов и т. д. С 2015 года на предприятии проведен большой объем работ по модернизации производства ПНС, увеличению мощности производства (более чем в два раза), внедрению в производство новых марок. В качестве суперпластифицирующих добавок в бетоны на территории РФ и за ее пределами отлично зарекомендовали себя: «Кратасол Экстра», «Кратасол Экстра мА» (лауреат конкурса 100 лучших товаров России 2019 года), «Кратасол Экстра мБ», «Кратасол Премиум». Следует отметить, что предприятие для разработки новых технологий использует уникальную автоматизированную лабораторную установку синтеза ПНС (рис. 2).
На предприятии разработаны и внедрены оригинальные технологии стадий синтеза ПНС: сульфирования и поликонденсации. С 2017 года на предприятии налажено серийное производство кальциевой соли ПНС для производства гипсокартона «Кратасол Гипс Са» (с содержанием остаточного формалина менее 10 ppm). Благодаря совершенствованию технологии сульфирования, подбора оптимального молекулярно-массового распределения, внедрения инновационной технологии контроля синтеза на предприятии в 2020 году разработан и внедрен в промышленное производство «Кратасол Премиум». Данный продукт обладает высоким пластифицирующим эффектом, положительно влияет на набор прочности бетона. «Кратасол Премиум» обеспечивает повышение осадки конуса бетонной смеси от 4 до 22–24 см (при дозировке 0,4–0,5% по сухому веществу от массы цемента), при этом обеспечивается прирост ранней и марочной прочности на 8–10% в сравнении с бездобавочным составом.
АО «Пигмент» производит поликарбоксилатные основы добавок в бетоны с 2017 года. Значительные инвестиции были осуществлены в данное направление в период 2018–2021 гг., что позволило расширить ассортимент продукции, увеличить мощность производства более чем на 250%. В настоящее время предприятие производит водоредуцирующие поликарбоксилаты («Кратасол Flowcast», «Кратасол Flowcast NP»), поликарбоксилаты, регулирующие сохранность подвижности бетонной смеси («Кратасол Flowret» марки А, Б, В; «Кратасол Flowret Next»). Инсталляция высокоавтоматизированных современных схем синтеза, которые спроектированы с учетом собственного опыта, а также консультаций иностранных партнеров, позволяет гарантировать стабильность качества выпускаемой продукции. Следует отметить, что на предприятии создан парк емкостей хранения и усреднения выпускаемых поликарбоксилатов. Имеющийся ассортимент добавок позволяет конструировать добавки в зависимости от требуемых свойств бетонной смеси, бетона, особенностей используемых материалов. Так, сочетание поликарбоксилатов различной архитектуры, модификаторов, пеногасителей позволило получить комплексную водоредуцирующую добавку, обеспечивающую сохранность подвижности бетонной смеси на уровне 4 часов (рис. 1)
Рис. 1. Кинетика изменения подвижности бетонной смеси контрольного состава и бетонной смеси на основе «Кратасол ПК» марка Б (добавка на основе поликарбоксилатов «ТМ Кратасол»). При получении бетонной смеси использованы следующие материалы: цемент ПЦ 500 ДОН («Азия Цемент») — 350 кг/м3, гранитный щебень фракции 5–20 мм — 1050 кг/м3, песок (модуль крупности — 2,2) — 850 кг/м3. Температура бетонной смеси во время испытаний 24–26 оС
При этом значительный водоредуцирующий эффект гарантирует высокие прочностные показатели бетона в различные сроки твердения (рис. 2).
Рис. 2. Прочностные показатели бетона в различные сроки твердения на основе бездобавочного состава и состава на основе «Кратасол ПК» марка Б
Следует отметить, что накопленный опыт синтеза полимерных основ добавок в бетоны, создания рецептур готовых выпускных форм позволяет оперативно решать задачи производителей бетона. На рис. 3 представлен пример решения задачи обеспечения сохранности подвижности бетонной смеси при использовании мелкого песка (модуль крупности — 1,1).
Рис. 3. Кинетика изменения осадки конуса бетонной смеси на основе поликарбоксилатной добавки (распространенной на рынке РФ) и «Кратасол ПК» марка Б. Бетонная смесь получена на основе цемента ЦЕМ I 42,5 Н («Азия Цемент»), мелкого песка (модуль крупности — 1,1), гранитного щебня (фракция — 5–20 мм). Температура бетонной смеси во время проведения испытаний — 26–28 оС
АО «Пигмент» с 2015 года выпускает меламино-формальдегидный суперпластификатор «Кратасол МФС». Данный суперпластификатор является активным структурообразователем бетона, что обеспечивает высокие значения ранней и марочной прочности бетона, отсутствие воздухововлечения в бетонную смесь, высокое качество поверхности бетона на основе «Кратасол МФС» (рис. 4).
Рис. 4. Кинетика набора прочности бетона на основе «Кратасол МФС» (синий цвет) и аналога (красный цвет)
АО «Пигмент» наряду с возможностями по синтезу полимерных основ добавок в строительные материалы имеет большой опыт разработки и внедрения готовых выпускных форм на основе полимеров собственного синтеза. Так, при использовании системы «Кратасол ПФМ» и «Аэромикс» проведено строительство аэродрома в Сабуровке Саратовской области, при строительстве Амурского газоперерабатывающего завода использованы добавки «Кратасол ПФМ», «Кратасол УТ», «Кратасол Крио П», при строительстве стадиона «Ростов Арена» использована добавка «Кратасол Экстра» (фундаментные железобетонные плиты, балки для перекрытия трибун, железобетонная чаша стадиона), при строительстве жилых районов «Крутые Ключи» и «Кошелев Парк» в городе Самаре использованы добавки «Кратасол ПФМ», «Кратамикс», «Кратамикс Крио».
Особое внимание предприятие уделяет развитию направления по интенсификации помола цемента. С 2016 года предприятие выпускает интенсификаторы помола «ТМ Кратацем». Интенсификаторы помола «Кратацем» — комплексные продукты на основе поверхностно-активных веществ, иономерных полимеров собственного синтеза, модификаторов. Применение интенсификаторов помола «Кратацем» позволяет повысить производительность цементных мельниц на 10–30%, повысить текучесть цемента (соответственно увеличить скорость погрузки, выгрузки цемента, производительность линий упаковки цемента), повысить раннюю и марочную прочность цемента, снизить энергетические затраты на помол цемента на 10–20%. Технические специалисты АО «Пигмент» имеют опыт совместного со специалистами цементных заводов подбора оптимальной рецептуры интенсификатора помола цемента.
Заключение
Таким образом, за последние пять лет АО «Пигмент» достигло значительного прогресса в разработке, внедрении в производство полимерных основ добавок в строительные материалы, разработке и внедрении готовых выпускных форм добавок в бетоны, строительные растворы. Следует особо отметить успешную реализацию проекта по крупномасштабному производству поликарбоксилатов. При этом предприятие продолжает активно развивать направление «Производство добавок в строительные материалы». Так, с 2022 года планируется внедрение в производство химических добавок для сухих строительных смесей - сухих форм поликарбоксилатов (два базовых продукта), редиспергируемых полимерных порошков (три базовых продукта). Собственный научно-технический центр имеет обширный опыт решения сложных задач производителей строительных материалов. Также активно продолжаются работы по разработке поликарбоксилатных добавок. В 2022 году планируется внедрение в производство двух новых полимеров.
Степень защиты. Производителям электрокабельной продукции приходится ориентироваться на устаревшие ГОСТы
Производителям электрокабельной продукции приходится ориентироваться на устаревшие ГОСТы пожаробезопасности. Специалисты считают важным пересмотреть нормативные стандарты.
На площадке Союза строительных объединений и организаций (ССОО) состоялся круглый стол, посвященный вопросам пожарной безопасности возводимых и эксплуатируемых объектов. Эксперты обсудили особенности пассивной огнезащиты, а именно противопожарное качество электрокабельных коммуникаций, используемых в зданиях.
По словам начальника научно-исследовательского сектора кабельных изделий и силового электрооборудования Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны (ВНИИПО) МЧС России Андрея Варламкина, в связи с постоянным возрастанием энергомощностей очень часто возгорание объектов начинается с кабельных сетей. В частности, именно короткое замыкание в силовом кабеле стало причиной пожара в ТЦ «Зимняя вишня» в Кемерово, который унес много человеческих жизней.
Специалист отмечает, что в настоящее время производителям электрокабельной продукции приходится ориентироваться на некоторые устаревшие ГОСТы пожаробезопасности. Соответственно, сейчас, по его словам, очень важно пересмотреть нормативные стандарты, устранить ряд противоречий. Работа в этом направлении на федеральном уровне с подключением экспертов уже началась.
По словам Андрея Варламкина, в настоящее время на рынке очень много контрафактной электрокабельной продукции, которая не соответствует заявленным характеристикам. «В стране работают около тысячи «заводов-фантомов». Они постоянно меняют свою дислокацию. Подделывают все, что можно. Продукция таких предприятий – не только низкого качества, она может быть небезопасна. Но в силу экономии она очень часто используется при строительстве зданий», – сообщает специалист.
Директор архитектурно-конструкторского департамента ЗАО «Сигни Груп» Олеся Губерт отметила, что к ЧП может привести несоответствие антипожарных технологий, которые были учтены в проектной документации, и тех, которые используются в реальности: «Зачастую, приходя на стройку с авторским надзором, мы видим, что все монтируется без учета антипожарных стандартов. Если в маленьких проектах относительно легко все отследить, то в больших – почти невозможно».
Игроки рынка считают, что обезопаситься от «оптимизации» заказчиком противопожарных решений можно, только если они будут включены в стадию П (проектная) проектной документации, а не в Р (рабочая). Тогда все соответствия пожарным требованиям заявленным проектом будут проверяться надзорными органами перед вводом здания в эксплуатацию.
Руководитель инженерного отдела Hilti Александр Пименов делает вывод, что в настоящее многие подрядные организации крайне слабо заинтересованы в качественном выполнении работ, связанных с пожарной безопасностью: «Как правило, огнезащита – не основной вид деятельности таких компаний. Это те работы, которые они вынуждены выполнять по требованию заказчика и обычно в последний момент. Все материалы, которые могут быть заменены на более дешевые, меняются. К сожалению, компетенция и ситуация на нашем строительном рынке таковы, что здания доводят до эксплуатации несмотря на несоответствия с огнезащитой».
BIM – на пути к идеалу. Как и любая революционная новация, BIM-технологии вовлекают в сферу своего влияния все больше работ
BIM-технологии, как и любая революционная новация, вовлекают в сферу своего влияния все больше работ, связанных со строительством. Пока процесс еще далек от завершения, но инновации все активнее проникают в повседневную практику отрасли – хоть и не в максимальном объеме,
но все глубже и глубже.
BIM без альтернатив
Несмотря на то, что BIM-технологии появились сравнительно недавно, строительная отрасль в целом уже осознала, что основные перспективы цифровизации лежат именно в этой плоскости.
«Цифровая модель здания дает возможность получить больше информации об объекте, визуализировать его образ. Это положительно сказывается на взаимодействии всех участников процесса – проектировщиков, строителей, маркетологов, продавцов и др. Вся необходимая информация по объекту (архитектура, генеральный план, конструкции, инженерные системы, затраты и график работ) теперь четко структурирована и располагается в одном месте. Благодаря облачным технологиям обновление информации и совместная работа над проектом могут вестись онлайн сразу несколькими участниками. На выходе получается более совершенная проектная документация, которая не потребует внесения правок в проект и дополнительных расходов, связанных с несоответствием действующему контракту. Стало удобнее взаимодействовать и с подрядчиками, у которых появляется четкое техзадание», – констатирует Александр Свинолобов, заместитель генерального директора ООО «Бонава Санкт-Петербург» («дочка» шведского концерна Bonava).
С ним согласен Арсентий Сидоров, генеральный директор НТЦ «Эталон» (входит в Группу «Эталон»). «BIM-технология – это инструмент комплексного контроля строительства и принятия оперативных решений при управлении сроками, ресурсами и качеством проекта. BIM – это инструмент прозрачного контроля со стороны инвестора, благодаря ему стало возможно осуществлять комплексный и при необходимости удаленный контроль над инвестициями, процессом реализации проекта, правильностью и своевременностью передачи информации на всех уровнях», – отмечает он.
«Еще на этапе проектирования можно подобрать оптимальные инженерные решения для эксплуатации здания в дальнейшем, что позволит сэкономить на обслуживании до 30% бюджета», – добавляет директор по продажам компании RDI Валерий Кузнецов.
В теории…
В завершенном виде BIM-технология должна охватывать весь жизненный цикл существования объекта. «На разных этапах цифровые модели помогают решать ряд задач: на начальном этапе основная цель – разработать проект здания, рабочую документацию и пройти экспертизу; на строительном этапе разработанная ранее модель объекта дополняется разделами управления процесса и возведения объекта; на стадии эксплуатации модель дополняется и помогает управлять зданием», – говорит главный инженер проекта ГК «Серконс» Андрей Глазатов.
С ним согласна советник директора СПб ГАУ «ЦГЭ» по вопросам внедрения BIM-технологий Ирина Чиковская. «Основными этапами жизненного цикла являются: технико-экономическая оценка, проект, экспертиза, строительство, приемка в эксплуатацию, эксплуатация, демонтаж или реконструкция. На каждой из этих ступеней модель претерпевает изменения: обрастая большим количеством данных, становится более точной. Если под информационной моделью понимать структурированные данные, которые по мере необходимости могут быть востребованы и представлены в различных формах (объемно-планировочные решения, облик «идеи», табличное представление для выполнения или проверки расчетов и т. д.), то в перспективе все изменения должны отражаться в информационной модели», – отмечает она.
«Вне зависимости от условного разбиения на стадии технология позволяет хранить цифровую копию строительного объекта на всех стадиях его жизненного цикла. Важной особенностью является возможность анализа данных о строительном объекте по завершении его строительства, а впоследствии и в ходе эксплуатации. Накопление информации дает возможность выявлять реальные преимущества и недостатки различных конструктивных систем и проектных решений, а также вести учет их экономической эффективности», – дополняет заместитель генерального директора АО «КТБ ЖБ» Андрей Золотарёв.
…и на практике
Реалии, как всегда, несколько отличаются от теории. «Информационное моделирование уже на изначальном этапе постановки задачи заказчиком может включать все этапы жизненного цикла объекта – от разработки концепции до демонтажа или реконструкции», – говорит руководитель BIM-мастерской Проектного института № 1 Александр Никитин. «Для эффективного использования информационной модели здания необходимо четко определить задачи, которые должны быть решены с использованием данной модели. Идеальный вариант – когда все задачи определены до начала создания модели», – соглашается руководитель BIM-отдела компании «Метрополис» Светлана Пархоменко.
«На практике в России я не сталкивался с проработкой BIM-проекта от концепции до демонтажа. Есть информация, что за рубежом такие прецеденты есть, но лично я с ними не знаком», – говорит Александр Никитин. Он отмечает, что в цифровую модель есть возможность вносить изменения и по мере прохождения этапов жизненного цикла, но, чем менее глубокой была ее изначальная проработка, тем дороже будет вносить соответствующие корректировки.
«До сих пор нет четко сформулированной позиции, кем на стадии строительства должны вноситься все изменения в модели as build (исполнительная модель) на строительной площадке. По сути, это должна быть функция специалистов ПТО, а представители авторского надзора лишь утверждают внесенные изменения», – говорит Ирина Чиковская.
На пути к совершенству
Освоить сразу все возможности технологии на практике вряд ли возможно. По словам Александра Никитина, на практике BIM в настоящее время обычно охватывает этапы проектирования и строительства (различной глубины проработки).
«Модель содержит всю проектную документацию, а также необходимую информацию для будущего этапа строительства. С помощью BIM-технологии формируется виртуальный календарный генеральный план. На этом этапе можно быстро получить аналитическую информацию по загрузке и использованию ресурсов, анализу вероятности и вариативности реализации с учетом финансовых затрат и последовательности выполнения работ в зависимости от климатических особенностей и прочих внешних факторов. На этапе строительства идет сопоставление фактической реализации проекта подрядными организациями с планом, утвержденным заказчиком и генподрядчиком», – отмечает Арсентий Сидоров.
Между тем подготовлены поправки в Градкодекс РФ, наконец выводящие BIM из правовой «полутени». По оценкам экспертов, это даст мощный толчок развитию технологий цифрового моделирования в России. Впрочем, по оценкам экспертов, не так уж все хорошо «там» и плохо «тут».
«Существует довольно много факторов, оказывающих прямое и косвенное влияние на время внедрения BIM в строительную отрасль: это и масштаб государства, и сформированная философия строительства, и процессы принятия законодательных актов, и многие другие. Во многих странах эта тема развивается на протяжении 10–15 лет, хотя наиболее активная фаза наблюдается в последние 5–7 лет. Серьезные подвижки можно увидеть в скандинавских странах, Нидерландах, Германии, Австралии, Новой Зеландии. Первенство – у США и Великобритании. Но говорить о полном внедрении BIM в строительную отрасль даже этих стран еще рано», – говорит Ирина Чиковская.
С ней соглашается Александр Свинолобов. «Работа с цифровой моделью подразумевает, что нужно менять бизнес-процессы и культуру работы, вырабатывать необходимые компетенции. Бытует мнение о том, что российские девелоперы к таким инновациям еще не готовы. Однако опыт российского подразделения Bonava доказывает обратное: в головном офисе компании признали, что в ряде направлений наш филиал превзошел зарубежных коллег», – говорит он.
Мнение
Советник директора СПб ГАУ «ЦГЭ» по вопросам внедрения BIM-технологий Ирина Чиковская:
– В 2019 году мы планируем приступить к приему информационных моделей при проведении экспертизы. Все требования формируются исходя из нормативных документов, используемых при проработке проектных решений. Минстрой подготовил поправки в Градкодекс об обязательном внедрении BIM-технологий в строительной сфере. Это очень важное решение, которое откроет дорогу информационному моделированию. Однако применение технологии вынуждает пересмотреть и существующую систему распределения финансов на стадии проектирования, сместив большую долю финансирования со стадии «Рабочая документация» на стадию «Проект». Это изменит ситуацию на проектном рынке и снимет много вопросов о проведении экспертизы с использованием BIM.
Антон Карявкин, руководитель технического центра стратегического направления «Строительство» компании REHAU по Восточной Европе:
- Проектирование – один из самых ответственных этапов. Идет активная разработка информационной модели здания, объединяющей архитектурно-планировочные, конструктивные и инженерные решения с отражением всех технико-экономических показателей. На стадии строительства трансформация информационной модели продолжается. В частности, в ней появляются разделы, связанные с организацией и обслуживанием процесса возведения здания. За счет этого обеспечивается полная прозрачность работ для всех участников строительства: от девелопера, генподрядчика и управляющей компании до будущих жильцов. На этапе эксплуатации BIM-модель необходима для автоматизации управления недвижимостью. С помощью BIM-технологий ведется учет и техническое обслуживание смонтированных инженерных систем, осуществляется взаимодействие с сервисными подрядчиками, выполняется мониторинг ресурсов управляющей компании. BIM-технологии также полезны при сносе здания, особенно если оно является памятником архитектуры. Информационную модель можно использовать для восстановления объекта.
Павел Мурзакаев, руководитель по работе со стратегическими проектными институтами компании Schneider Electric:
- Сейчас BIM активно внедряется на этапах проектирования и строительства. Цифровая модель объекта на ранних этапах проектирования серьёзно повышает точность проектирования и бюджетирования — до 90-95%. На этапе строительства применение BIM технологий сокращает издержки в среднем на 15-30%. Все популярнее среди заказчиков становится использование BIM-технологий на этапе пусконаладочных работ и эксплуатации инженерного оборудования. В основном это связано с тем, что обслуживание инженерного оборудования составляет основную долю операционных расходов, которые могут превышать капитальные затраты на строительство в 3-4 раза. Кроме того, внедрение BIM позволяет значительно ускорить ввод объекта в эксплуатацию и повысить эффективность его обслуживания. Например, за счет синергии систем автоматизации объекта и эксплуатационной BIM-модели можно сэкономить на энергоресурсах около 20%.