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.
Стремиться ввысь. Инновационные решения, используемые на высотных объектах
Высотное строительство в Петербурге по-прежнему остается законодательно существенно ограниченным. Тем не менее, считают специалисты, высотные доминанты вписываются в местный ландшафт и подчеркивают историческую уникальность нашего города.
В Петербурге в октябре текущего года разрешение на ввод в эксплуатацию получило самое высокое здание в Европе – общественно-деловой комплекс «Лахта Центр». Однако большим количеством высотных объектов наш город похвастаться не может. Действуют жесткие правила, ограничивающие стройку ввысь.
В настоящее время в Петербурге предельная высота новых жилых зданий составляет 40 м (12 этажей). Всё, что выше, – требует дополнительного согласования на уровне Смольного. Правда, на территориях комплексной застройки, точечно в уже сложившихся за последние десятилетия кварталах, повысить высоту новых объектов до 75 м (до 24 этажей) еще иногда удается. Как правило, за такое отклонение от нормы требуют от застройщика выполнения повышенных социальных обязательств.
Между тем уже на этапе завершения строительства «Лахта Центра» представители архитектурного сообщества Петербурга, а также часть градозащитников пришли к выводу, что высотная доминанта не портит панораму города. Этой позиции придерживаются и многие застройщики города. Они полагают, что в целом объекты высотой около 100 м, если это не исторический центр, вписываются в местный ландшафт и подчеркивают уникальность нашего города.
По мнению генерального директора проектно-конструкторского бюро «Строй-Проект» (входит в Группу ЦДС) Екатерины Кутевой, при строительстве высотных зданий в Петербурге нужно обращать особое внимание именно на их расположение. «В ПЗЗ этому должны быть посвящены целые главы. Строительство высотных зданий в нашем городе актуально, но оно должно вестись в отдалении от центра города», – считает она.
По мнению экспертов, за последние 5–7 лет проектирование и строительство высотных зданий значительно упростились и ускорились. Начали использоваться BIM-технологии, новые конструктивные и вспомогательные строительные материалы. Некоторые из них особо актуальны для слабых грунтов Петербурга.
Главный инженер «Лахта Центра» Сергей Никифоров отмечает, что обычно при строительстве небоскребов используется высокопрочный бетон классов B60, B80, а также сталь классов 355, 465. Без них элементы здания либо получатся очень громоздкими, либо их форма не подойдет под ту геометрию, которую придумал архитектор. При строительстве «Лахта Центра» применялись композитные конструкции из стали и бетона. За счет этого удалось сократить сроки работ.
«Среди инновационных решений, используемых на объекте, можно отметить интеллектуальный фасад, систему освещения с автоматическим изменением цвета и интенсивности в зависимости от уровня естественной освещенности, хладогенераторы, вакуумную пневматическую систему мусороудаления и др. Кроме того, новые технологии позволяют специалистам контролировать и управлять инженерными системами из любой точки здания. Данные мониторинга в случае возникновения нештатной ситуации автоматически поступают в МЧС (состояние конструкций здания, работа систем водо-, электро- и теплоснабжения)», – сообщил Сергей Никифоров.
Екатерина Кутева напоминает, что сегодня высотные здания считаются одними из самых энергоэффективных в мире. Во многом благодаря современным инженерным системам, которые позволяют объекту потреблять меньше энергии. «К ним относятся, например, погодозависимое регулирование системы отопления, регулирование температуры воздуха в помещениях по фасадному принципу в зависимости от положения солнца, автоматическое регулирование солнцезащитных жалюзи, использование автоматического регулирования уровня освещенности в помещениях, использование функций ночного охлаждения здания для летнего периода и т. д.», – отмечает Екатерина Кутева.
По мнению директора по развитию Компании Л1 Надежды Калашниковой, при строительстве «высоток» необходимо учитывать аэродинамику. «Поэтому на верхних этажах применяются окна со стеклами с увеличенной толщиной. У них могут быть ограничения по открыванию створок и витражей. Возможен вариант с дополнительным утеплением наружных стен. Кроме того, на высотных зданиях необходимо предусматривать конструкции для очистки фасадов, окон и т. п.», – рассказывает она.
Надежда Калашникова добавляет, что на данный момент отсутствуют нормативные документы для проектирования противопожарных мероприятий в высотных зданиях. Существующие нормативные акты разработаны только для жилых зданий высотой до 75 м и для общественных зданий высотой до 50 м. Соответственно, необходимо разрабатывать и согласовывать в Минстрое специальные Технические условия по пожарной безопасности.
Мнение
Екатерина Кутева, генеральный директор проектно-конструкторского бюро «Строй-Проект» (входит в Группу ЦДС):
– В России не хватает опыта проектирования высотных объектов, недостаточен уровень проработки нормативов. Как следствие, для каждого такого объекта приходится согласовывать специальные технические условия.
Кстати
Самыми высотными современными зданиями города, построенными за последнее десятилетие, считаются «Лахта Центр» (462 м), БЦ «Лидер Тауэр» (145,5 м), ЖК «Князь Александр Невский» (126 м), БЦ «Атлантик-Сити» (110 м), ЖК «Пётр Великий» (110 м), ЖК «Лондон Парк» (105,8 м).
Газобетонный вариант. Востребованность автоклавного газобетона в строительстве растет
Востребованность автоклавного газобетона в строительстве продолжает стремительно расти. Высокой популярности среди строителей этот материал достиг за счет своих технологических характеристик, позволяющих использовать его при возведении многих жилых, торговых и промышленных объектов.
Крупнейшее в Северо-Западном регионе предприятие по производству автоклавного газобетона принадлежит «Группе ЛСР». Строительный холдинг начал выпуск этого продукта под брендом AEROC еще в 2004 году на заводе, расположенном на Октябрьской набережной в Петербурге. В 2016 году компания выкупила предприятие «211 КЖБИ» в Сертолово Всеволожского района Ленобласти, и сейчас оно становится основной площадкой «Группы ЛСР» по выпуску газобетона.
Ставка на прочность
Газобетон ЛСР под маркой AEROC производится путем замешивания цемента, воды, молотого кварцевого песка, а также измельченной извести и гипса с добавлением алюминиевой пудры. Полученная смесь поступает в теплую влажную камеру, где увеличивается в объеме, становится твердой и нарезается на блоки, которые потом отправляются в автоклавную печь. Там они находятся под давлением в атмосфере насыщенного пара при температуре около 184°С. Благодаря автоклавной обработке образуется уникальная кристаллическая структура, придающая газобетонным блокам прочность, небольшой вес, низкую теплопроводность и много других полезных свойств.
Специалисты «Группы ЛСР» отмечают, что на предприятии предъявляются жесткие требования к исходным сырьевым материалам. В частности, особенностью применяемого песка является высокое содержание диоксида кремния – это основное вещество для гидротермальной реакции в процессе твердения под давлением пара в автоклавах. Промышленные условия на предприятии и используемые технологии не только обеспечивают высочайшее качество газобетонных блоков ЛСР под брендом AEROC, но позволяют довести их до совершенства по ряду параметров. При этом само производство блоков из газобетона осуществляется по безотходной технологии. Все отходы полуфабриката, возникающие при изготовлении блоков, а также брак готовой продукции перерабатываются и возвращаются в технологический процесс.
Постоянный контроль качества – важная составляющая рутинной жизни завода. Вся готовая продукция поступает на участок переборки и упаковки, где проводится проверка на геометрические размеры и показатели внешнего вида. Каждая партия изделий проходит приемо-сдаточные испытания с определением показателей прочности на сжатие и средней плотности. Также проводятся периодические лабораторные испытания продукции по показателям морозостойкости, теплопроводности, усадки при высыхании и паропроницаемости.
Выбрать необходимое
В настоящее время на предприятии «ЛСР. Стеновые» выпускаются несколько видов газобетонных блоков: EcoTerm Plus (D300), EcoTerm (D400), Classic (D500), Hard (D600). Между собой они различаются по плотности. Чем она ниже, тем лучше теплоизоляционные характеристики, а чем выше плотность, тем серьезнее конструктивные свойства продукта. В зависимости от необходимых работ можно подобрать вид газобетонного блока.
Самые популярные у клиентов газобетонные блоки ЛСР под маркой AEROC – D400 и D500. Блоки D400 толщиной 300, 375 и 400 мм предназначены преимущественно для возведения внутренних стен и перегородок, но могут быть использованы и в несущих конструкциях. D500 идеально подходит для строительства одно- и двухэтажных домов, ведь именно толщина блоков влияет на несущую способность стенового материала.
Специалисты «Группы ЛСР» обращают внимание клиентов и на газобетон D300. Он несколько отличается от аналогов других производителей по прочности. Благодаря этому его можно использовать при строительстве однослойных стен толщиной 200–300 мм, которые удовлетворяют современным требованиям тепловой защиты.
В нашем Северо-Западном регионе для дома постоянного проживания достаточно толщины стены в 300–375 мм. Благодаря своей плотности с этой задачей прекрасно справляются газобетонные блоки D300–D400 без какого бы то ни было дополнительного утепления. Если дом предназначен для сезонного проживания и периодических выездов зимой – толщину стены можно смело уменьшить до 150–250 мм.
Также «ЛСР. Стеновые» производит газобетонные U-блоки, предназначенные для устройства пояса усиления и выполнения опорных конструкций, газобетонные перемычки, газобетонную крошку. Кроме того, выпускается клей AEROC, который позволяет проводить тонкошовную кладку. Он готовится непосредственно на строительной площадке из сухой смеси и воды.
Улучшая энергоэффективность
Сейчас газобетон используется при строительстве не только малоэтажных домов, но и высотных, при возведении внутренних конструкций. Благодаря ячеистой структуре он прекрасно удерживает тепло внутри помещения, облегчая его обогрев. При этом теплоизоляционные свойства стен из ячеистого бетона в 3–5 раз выше, чем у кирпича, и в 8 раз выше, чем у тяжелого бетона.
В частности, из газобетона ЛСР под брендом AEROC можно построить теплую наружную стену без использования дополнительной теплоизоляции, отвечающую требованиям энергоэффективности зданий. Воздухонепроницаемая благодаря закрытым порам стена значительно сократит расход энергии. Строительные элементы из газобетона удовлетворяют требованиям любых классов по огнестойкости.
Немаловажно то, что возвести дом из газобетона значительно проще и быстрее, чем из других материалов. С такой работой может справиться даже непрофессиональный строитель! Благодаря этому газобетон завоевал популярность у многих собственников загородных объектов недвижимости.
Кстати
Газобетонный завод «Группы ЛСР» работает напрямую с застройщиками и подрядчиками, а также через дилерские организации. Приобрести продукцию можно и в сетях DIY-магазинов или в интернет-магазине «Группы ЛСР». Доставка продукции осуществляется в пределах Петербурга и Ленинградской области.