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.
На все времена: о чем говорит кирпичный фасад
Несмотря на появление все новых фасадных решений, кирпич был и остается универсальным материалом, позволяющим не только создавать неповторимую эстетику, но и обеспечивать надежность и долговечность ограждающих конструкций. Видением ситуации на рынке кирпича, причинах стабильно высокого спроса и современных возможностях кирпичного домостроения делятся производители и застройщики.
Тяжелый 2020 год не стал критичным для производителей кирпича. «Спрос был неравномерным из-за того, что ритм стройки был сорван изменениями 214-ФЗ, — делится Виталий Калашник, маркетолог АО «Павловский завод». — Сначала все кинулись выводить новые корпуса и лить каркасы, затем клали мелкоштучку, а затем отделывали уже начатое, тормозя вывод новых корпусов. Соответственно качели спроса были и у производителей кирпича. По итогам года — слегка лучше предыдущего. В том числе за счет того, что на пике разбирали даже запасы менее ликвидной продукции».
Ситуация с пандемией не оказала негативного влияния и на объемы производства и продаж крупнейшего производителя кирпича в странах Балтии — LODE. «Активизировались фирмы, выполняющие общестроительные работы, они стали быстрее заказывать продукцию», — поясняет Егор Донченко, региональный менеджер ООО «Лоде ру» в Северо-Западном регионе.
Стройматериалов хватает
«С точки зрения обеспечения стройки материалами на сегодня мы не чувствуем каких-либо сложностей, — подтверждает Анжелика Большегородская, заместитель генерального директора корпорации «Мегалит». — Для таких масштабных проектов, как, например, "Приморский квартал", договора на поставку заключаются заранее. В целом рынок кирпича довольно стабилен и представлен как нашими и белорусскими компаниями, так и иностранными — немецкими, бельгийскими, эстонскими. Естественно, что вместе с ослаблением рубля цены на зарубежную продукцию выросли».
При этом Егор Донченко подчеркивает, что их компании удалось удержать цены для российского потребителя на прежнем уровне, поскольку у представительства в РФ заключены рублевые договоры с заводами изготовителя.
В объединении «Строительный трест» удовлетворены объемами и сроками поставок кирпича. Что касается роста цен, по данным компании, в кирпичном сегменте рынка удорожание в 2020 году составило около 5%.
Фасад надежности
«Из кирпича можно создавать не только прочные, но и интересные с архитектурной точки зрения фасады, — убежден Андрей Паньков, заместитель генерального директора по строительству объединения «Строительный трест». — Кирпичная кладка постепенно усложняется, используются разнообразные сочетания текстур, цветов. На своих объектах мы используем разные виды кладок, в том числе наиболее оригинальную — баварскую».
Виталий Калашник рассказывает, что Павловский завод уделяет сейчас основное внимание самому ходовому в своей продуктовой линейке кирпичу — силикатному. «По белому кирпичу у нас четыре типоразмера и три фактуры, включая две невозможных в керамике (колотый и "Антик"), что позволяет создавать разнообразные и изысканные фасады просто за счет смены ритма кладки. К тому же силикатный кирпич, в отличие от керамики, ровно колется колочной машинкой, из него легче делать архитектуру сложной формы».
«Типы современных кирпичных материалов фактически не накладывают никаких ограничений на проект. Фасад может быть стилизован под любой архитектурный стиль, выполнен в любой цветовой гамме или с узором», — считает Юрий Колотвин, генеральный директор «ПСК».
Дмитрий Ефремов, руководитель аналитического центра «Главстрой Санкт-Петербург» добавляет, что сегодня кирпич все чаще используется и для оформления мест общего пользования, лифтовых холлов, парадных: «Помимо строительства непосредственно домов, кирпич также может применяться при создании малых архитектурных форм, обустройстве дворовых пространств с кирпичными ограждениями или, например, уличными очагами».
«По проектным заказам у нас сейчас пользуется спросом ангобированный кирпич, а также полнотелый и цветные. Кроме этого, компания LODE уверенно чувствует себя на рынке печного кирпича», — рассказывает Егор Донченко.
Для тех, кто ценит
Анжелика Большегородская согласна, что покупатели в основной своей массе положительно относятся ко всем возможным технологиям: «В нашей практике есть опыт работы как с кирпичными, так и с вентилируемыми фасадами. Мы не отдаем предпочтение какой-либо одной технологии. Многое зависит от конкретного проекта, его архитектуры, окружения». При этом эксперт отмечает, что есть категория клиентов, которая отдает предпочтение кирпичу, поскольку считает его наиболее надежным и проверенным материалом. Ряд преимуществ этого материала неоспорим: долговечность, эстетика, возможность работы со сложными архитектурными формами.
Нечастный случай
За время пандемии резко возрос спрос на земельные участки под загородное строительство. Производители стройматериалов ожидают, что в этом году будет рост продаж — если люди приобрели землю, значит, буду активно строиться. «Несмотря на моду на каркасные скандинавские дома, спрос на кирпич остается неизменно высоким в той нише, где люди предпочитают строить надолго», — сообщает Егор Донченко.
«Для нас частник — основной потребитель облицовочного кирпича в силу разных причин. В том числе из-за того, что застройщики крупных объектов выводят кирпич с фасадов в целях экономии или из-за недостатка квалификации. Частник же понимает, что кирпичный фасад — самый неприхотливый, и в то же время он смотрится солидно, дорого и натурально, в отличие от прочей облицовки. К тому же частник сейчас более требователен к эстетике, чем крупный застройщик, так как на продажи последнего красота влияет мало, к сожалению», — объясняет Виталий Калашник.
Отличия в выборе материалов при строительстве домов разных классов объясняет Юрий Колотвин: «Фасады недорогой недвижимости, как правило, отделываются кирпичом до 2–3-го этажа. В бизнес-классе материал используется не как попытка сделать внешний вид дороже, а как способ выразить архитектурный замысел автора проекта».
По мнению Виталия Калашника, потребитель растет эстетически, и каждый новый красивый кирпичный дом создает спрос среди тех, кто его видит: «Кирпич — самый гибкий и неприхотливый фасадный материал и, к примеру, белый силикатный прекрасно сочетается с зеленью, снегом, с контрастными архитектурными элементами. Но, чтобы строить из него красиво, нужно, чтобы вместе со вкусом потребителей качественно росли также архитекторы и строители».
«Наш опыт показывает, что в сегментах класса "комфорт-плюс", "бизнес" и выше всегда позиционируется кирпич, — рассказывает Егор Донченко. — Кирпич и есть та самая гарантия, за которую люди готовы платить».
Какие уроки стоит извлечь из трагедии в Гренфелл-тауэр в Лондоне?
72 человека погибли, когда Гренфелл-тауэр (Grenfell Tower), многоэтажный жилой дом, построенный на западе Лондона в 70-х годах, был охвачен пламенем в июне 2017 года. Очаг возгорания находился на четвёртом этаже, но огонь стремительно распространился по облицовке здания и достиг верхних этажей за рекордные 15 минут. В тушении пожара и спасении жильцов были задействованы сотни пожарных и бригад скорой помощи. Прошло уже почти четыре года, но расследование всех обстоятельств трагедии продолжается до сих пор. Мнение экспертов сходится в одном: именно использование горючей изоляции и облицовки способствовало быстрому распространению огня в высотке и большому числу жертв пожара.
Примечательно, что всего за год до трагедии в здании были проведены ремонтные работы по повышению энергоэффективности. В обход норм и рекомендаций для утепления и облицовки использовались горючие материалы: алюминиевые композитные панели и полимерный утеплитель (пенополиизоцианурат и фенольный пенопласт). В ходе расследования эксперты установили, что облицовка здания способствовала быстрому распространению огня, а 100% смертей при пожаре произошли от отравления токсичными продуктами горения. Спустя год после пожара был проведен анализ почвы, который показал серьёзное превышение предельно-допустимой концентрации по токсичным продуктам горения не только на месте происшествия, но и в радиусе одного километра от сгоревшего здания. На данный момент возвести новое здание на этой почве нельзя, поскольку она подлежит обязательной рекультивации.
Формально в Британии действуют достаточно серьезные противопожарные правила: учитывается высота здания, проводятся натурные испытания в пожарной лаборатории, составляются спецификации материалов. Однако, в ходе расследования трагедии в Гренфелл-тауэр были получены шокирующие доказательства того, что производители горючей изоляции фальсифицировали испытательные образцы, добавляя в полимерную изоляцию дополнительные огнезащитные добавки, которые отсутствовали в применённой продукции. Также установлено, что процедура оценки пожарной опасности была проведена таким образом, чтобы позволить горючим изделиям соответствовать предъявляемым требованиям. Таким образом, производитель получил разрешение на продажу горючих материалов для утепления высотных зданий, несмотря на осведомлённость о несоответствии материалов пожарным нормам. В конце 2020 года производители строительных материалов, которые использовались при капитальном ремонте Гренфелл-тауэр, сделали громкое заявление о том, что «исход пожара существенным образом не изменился бы, если бы здание было облицовано другим типом изоляции». Однако, это утверждение противоречит фактам о том, как ведут себя горючие и негорючие изоляционные материалы при воздействии пожара.
По сути, горючая изоляция представляет собой «пожарную нагрузку от горения топлива». Исследование Миланского университета показало, что комбинация полимерного утеплителя и горючей облицовки на здании с аналогичными Гренфелл-тауэр размерами обеспечивает нагрузку, эквивалентную горению примерно 30 000 литров бензина. Более того, дым при горении полимерных материалов содержит токсичные газы. Профессор Дэвид Персер, эксперт по расследованию трагедии Гренфелл-тауэр, описал роль теплоизоляции во время пожара как «основного источника частиц дыма, окиси углерода и цианистого водорода».
Каким мог бы стать исход пожара при использовании негорючего утеплителя? Международный опыт показывает, что, когда в высотных зданиях возникают пожары, при этом на фасадах применялась негорючая изоляция и пожаробезопасная облицовка, последствия гораздо менее разрушительны. Пожары в Мельбурнском небоскрёбе Лакросс и Полат-тауэр в Стамбуле показывают, что негорючая изоляция препятствует распространению огня по фасаду и защищает конструкции здания. В обеих башнях, как и в Гренфелл-тауэр, возгорание произошло внутри помещения, огонь перебросился на фасады и повредил здания снаружи, тем не менее, в отличие от Гренфелл, обошлось без жертв, и обе башни удалось полностью восстановить. А благодаря тому, что негорючий утеплитель не выделяет токсичных продуктов горения при воздействии высоких температур, у людей было больше шансов на спасение.
Англичане сделали все, чтобы извлечь уроки из лондонской трагедии. Было проверено более трехсот зданий с аналогичной облицовкой, более двухсот из них были признаны пожароопасными и подлежащими дорогостоящей замене утеплителя и облицовки на фасаде. А с декабря 2018 года правительство запретило использовать горючие материалы на фасадах новых и подлежащих капремонту жилых зданий высотой более 18 метров, больниц и школ и других социальных объектов вне зависимости от этажности. В настоящее время решается вопрос о полном запрете использования материалов от компаний, поставлявших продукцию для капитального ремонта Гренфелл-тауэр, в государственных проектах, то есть, речь уже идёт о бойкоте недобросовестных производителей.
Стоит отметить, что нарушение требований пожарной безопасности может стоить десятки человеческих жизней, а затраты на устранение последствий пожара могут оказаться в разы больше, чем изначальное применение негорючих теплоизоляционных материалов. Так, например, в октябре 2020 года в Екатеринбурге загорелся фасад строящегося многоквартирного дома, утепленного изоляцией из пенополистирола. Застройщик понес дополнительные расходы на восстановление и повторное утепление стены негорючей теплоизоляцией, которых можно было бы избежать.
Как считает Алексей Воронин, специалист по стандартизации и нормированию компании ROCKWOOL и руководитель технической рабочей группы ассоциации РОСИЗОЛ, проблема, с которой сталкиваются специалисты при выборе теплоизоляции заключается в том, что часто производители намеренно искажают реальные характеристики своей продукции: «Помимо показателей пожарной опасности есть факты занижения теплопроводности некоторых полимерных утеплителей и изделий из ячеистого бетона. Проектировщики, смотря на эти показатели, выбирают утеплитель с лучшей тепловой защитой. В последствии использование теплоизоляции с ложными показателями негативно сказывается как на энергоэффективности здания, так и на способности конструкций противостоять распространению огня. Ведь помимо теплопотерь, несоответствующая заявленным характеристикам продукция кроет в себе опасность: гибель людей от удушья токсичными продуктами горения».
«Данное происшествие подтверждает, что проведение натурных испытаний является наиболее эффективным способом анализа безопасности конструкции. Так, если у подрядчика, заказчика работ, контролирующей организации или частного потребителя есть малейшие сомнения в негорючести материала ассоциация РОСИЗОЛ поможет определить реальные характеристики теплоизоляции. Для этого уже несколько лет в России действует акция «Проверь свой утеплитель». Отправив образцы на бесплатную экспертизу, можно избежать покупки материалов, свойства которых могут не соответствовать действительности», — комментирует Алексей Воронин.
Трагический урок высотки Гренфелл-тауэр показывает, что не стоит пренебрегать правилами пожарной безопасности. Важно, чтобы воздуховоды, кровля, фасады, включая облицовку и изоляцию, состояли из качественных и негорючих теплоизоляционных материалов, например, каменной ваты. Именно они способны обезопасить находящихся в здании людей и предотвратить распространение огня, а также выделение густого токсичного дыма, который опаснее, чем само пламя.