Використання сланцевої золи «ZOLEST-bet» у бетонах та будівельних розчинах
На даний момент інновацією в будівництві можна назвати будь-яке нововведення, чи то технологія, чи матеріали, що дозволяє отримувати переваги серед конкурентів відповідної галузі. Реалізація будь-якої інновації, звичайно ж, зачіпає не лише актуальність, а й окупність проектів. Відомо, що часто «нове – це добре забуте старе» і проект компанії «ПрофЦемент-Вектор» може слугувати цьому прикладом. Наприкінці 2009 року на ринок Північно-Заходу Україна вона представила продукти виробництва АТ «Еесті Енергія Нарвські Електростанції» (Естонія) – сланцеві золи з торговими марками «ZOLEST-bet», «ZOLEST-block», «ZOLEST-bio», що постачаються в Україну мільйонами тонн до 1991 року і практично не використовуються в наші дні. Аналогів на території РФ, як і в світі, сланцеві золи не мають, а спектр областей застосування досить широкий:
1. Виробництво будівельних матеріалів: цемент, газобетонні блоки, сухі суміші, бетони, будівельні розчини, залізобетон.
2. Заповнення відпрацьованих шахт та кар'єрів бетонними розчинами на основі сланцевої золи.
3. Будівництво фундаментів під шосе, залізничні полотна та трубопроводи.
4. Стабілізація забруднених та нестабільних ґрунтів портів, річкових русел, фундаментів будівель, майданчиків тощо.
За всіма цими напрямками АТ «Еесті Енергія Нарвські Електростанції» бере участь у великих проектах з іншими державами, маючи більш ніж 100-річний досвід роботи в переробці пального сланцю, впроваджуючи свої технології в усьому світі.
Цементи Естонського заводу «Kunda Nordic Cement» концерну Heildelberg як добавка з 60-х років використовують електрофільтрову сланцеву золу. Введення золи в технологічну лінію виробництва цементу на заводі здійснюється через сепаратор, що знаходиться відразу післяклінкерного млина, без зміни його хімічного та гранулометричного складу.
З доповідями виступили: 1. Зіновій Ентін - д. т. н., професор Московського хіміко-технологічного університету ім. Д. І. Менделєєва, глава компанії «Цеміскон»;
2. Лев Судакас - д. т. н., головний науковий співробітник ВАТ «Інститут ГіпроЦемент»;
3. Микола Ватин – д. т. н., професор, завідувач кафедри «Технологія економії та організації будівництва» СПбДПУ;
4. Олександр Потоцький – голова департаменту реалізації золи АТ «Еесті Енергія Нарвські Електростанції»;
5. Марина Мартинова – заступник генерального директора з якості ЗАТ «Метробетон»;
6. Олена Кемпі - директор випробувального центру ТОВ «Акцепт»;
7. Людмила Цивліна – начальник лабораторії ВТК ТОВ «Неостром».
Захід залучив понад 100 фахівців із 51 компанії, які використовують цемент у своїй діяльності. Серед відвідувачів семінару були представлені керівники лабораторій та технологічних блоків найбільших компаній-виробників будівельних матеріалів у галузі бетону та будівельних розчинів міста Петербурга. Були й провідні фахівці цементного ринку міста Москви.
У ході семінару інтенсивно обговорювалася проблематика, пов'язана із застосуванням сланцевої золи «ZOLEST-bet» у бетонах та будівельних розчинах. Доповіді торкнулися питань виробництва сланцевих зол, економічної та логістичної доцільності впровадження даного продукту, легітимності використання сланцевої золи в бетонах та будівельних розчинах, а також особливості практичного впровадження сланцевої золи на підприємствах.
Сланцева зола «ZOLEST-bet» є вторинним продуктом, що виходить на теплових електростанціях, що використовуютьдиспергований горючий сланець як технологічне паливо, і відноситься до групи матеріалів, званих у технології цементів «летюча зола-віднесення». Склад сланцевої золи включає мінерали портландцементного клінкеру - до 10% двокальцієвого силікату (2CaO, SiO 2 ), до 2% трикальцієвого алюмінату (3CaO, Al 2 O 3 ), крім того, близько 30% склоподібної фази, до 17% близько 30% нерозчинного залишку, до 11% вільного, незв'язаного оксиду кальцію (CaO св ).
Саме змісту CaO св у частках сланцевої золи приділив особливу увагу слухачів професор Зіновій Ентін, оскільки гідратація цього елемента в цементах проходить повільно, і негативно впливає на вже затверділі бетони. Частинки електрофільтрової сланцевої золи «ZOLEST-bet» знаходяться при високих температурах лише три-чотири секунди і не встигають утворити щільну кристалічну решітку, а через реакцію з топковими газами навколо частки утворюється ангідрит. Саме це створює ту принципову відмінність агрегатного стану CaO св у сланцевій золі від агрегатного стану CaO св у цементному клінкері, де він обпалюється протягом 30-40 хвилин і утворює щільну кристалічну решітку, яка може гідратувати ще 2-3 роки, формуючи тріщини в бетоні . В той же час агрегатний стан CaO св в сланцевій золі такий, що гідратація відкладена в часі приблизно до семи діб з моменту замішування бетону, поки не закінчить гідратацію ангідрит, що не призводить до формування тріщин у бетонних конструкціях.
Загалом сланцева зола «ZOLEST-bet» у бетонах та будівельних розчинах, використовуючись замість частини цементу, дозволяє помітно економити його в середньому 25%, покращує характеристики міцності бетонної суміші, знижує водопотребу суміші до 20%. Це комплекснадобавка, що підвищує морозостійкість, корозійну та гідротермічну стійкість, з низькою усадочністю і т. д. Про неї присутнім розповіли Марина Мартинова та Людмила Цивліна, спираючись на власний досвід роботи та дослідження сланцевої золи.
Результатом роботи випробувального центру «Акцепт» стали показники хімічної стійкості бетону з використанням «ZOLEST-bet». Метод визначення хімічної стійкості бетону заснований на фіксуванні зміни маси зразка та його міцності при згинанні, після витримування в агресивному середовищі (3% водний розчин сірчаної кислоти з Ph=3) контрольних зразків певну кількість часу. Хоча звичайні бетони в реальних умовах не піддаються подібним впливам, цей метод був вибраний для інтенсифікації можливих негативних процесів у бетоні. Після 180 діб контрольні зразки з «ZOLEST-bet» показують приріст маси, міцності та відсутність будь-яких тріщин.
Наявна законодавча база та існуючі стандарти дозволяють використовувати сланцеву золу «ZOLEST-bet» як добавку до бетонів та розчинів, і рекомендована до використання на об'єктах Будівельним комітетом Петербурга. Сьогодні компанія «ПрофЦемент-Вектор» реалізує «ZOLEST-bet» відповідно до технічних умов № 5745-001-87367999-2009, погоджених з головним науковим співробітником інституту «Гіпроцемент», д. т. н., Львом Судакасом.
Проте випробувальний центр «Цеміскон», очолюваний професором Зіновієм Ентіним, веде роботи зі створення нових технічних умов щодо використання електрофільтрової сланцевої золи в бетонах і готує матеріали для випуску українського стандарту на застосування «ZOLEST-bet» вже на початку 2012 року.
українські електростанції пропонують на ринок свою золу, в основному дешевше або в тому жціновому діапазоні, як і сланцева зола «ZOLEST-bet». Найбільш відомі з них Рефтинська та Красноярська, але вони значно поступаються сланцевій золі за одержуваним якісним ефектом, стабільністю хімічного складу, можливими обсягами та надійністю постачання.
Усі українські електростанції разом узяті виробляють щороку близько 50 млн. тонн вугільної золи. При цьому системи золовилучення спроектовані на золовідвали, куди зола доставляється за допомогою води. Суха зола-унос, яка може бути використана в бетонах, вимагає системи силосів та пневмотранспорту, а також систем відвантаження золи в залізничні вагони, автотранспорт. Основний обсяг вугільних електростанцій України розташовані на відстані від 2500 до 6000 кілометрів від Петербурга, і говорити про стабільне постачання вугільної золи не доводиться. У той же час відстань від Петербурга до Нарви складає всього 150 км і вагони із золою ZOLEST-bet знаходяться в дорозі від п'яти до семи днів. Таким чином, надійність та оперативність поставок незрівнянно вища через невелику відстань. Крім того, наша компанія створює систему складів для золи, звідки можна отримувати золу автоцементовозами.
Важливо, що українські електростанції поки що не в змозі виробляти золи-винесення зі стабільними властивостями, що пояснюється як частим використанням різних вугілля, так і відсутністю чітких стандартів підприємства з моніторингу золи та технічних засобів, що дозволяють керувати виходом золи зі стабільними показниками. У цьому плані естонські електростанції помітно відрізняє наявність стандартів підприємства на всі види сланцевих зол, що поставляються, де докладно розписана система моніторингу продукції, а також потужного силосного парку (8 силосів по 3500 тонн кожен).
На сьогоднішній день тільки в Петербурзі було зробленопонад 400 тис. кубічних метрів бетону із використанням сланцевої золи «ZOLEST-bet». Зростання обсягів споживання цементу в поточному році неминуче призведе до збільшення його вартості до 4000-5000 руб./т, що зробить використання сланцевої золи ZOLEST-bet ще більш привабливим.