Відповідно до стратегії низьковуглецевого розвитку Європейської цементної асоціації (CEMBUREAU), необхідно суттєво скоротити викиди CO₂ до 2050 р. на кожному етапі виробничо-технологічного ланцюжка – від виробництва клінкеру, цементу і бетону до будівництва.

Вже до 2030 р. заплановано скоротити викиди CO₂ при виробництві цементу на 30%, а на етапі виробництва бетону та будівництва – на 40%. При цьому заміна кожного кілограму клінкеру в бетоні на цементозаміщуючі матеріали дає змогу зменшити емісію СО₂ на 0,6–1,0 кг. Для всіх виробників цементу на території ЄС діють квоти на викиди CO₂ (у березні 2020 р. вартість складала 21 EUR/т СО₂). Тому важливими є дослідження потенціалу підвищення показників бетону, починаючи від початкового перемішування бетонної суміші до властивостей бетону. Eфективність в'яжучого в бетоні визначається таким параметром, як клінкер-інтенсивність [кг клінкеру/ (м3·МПа)]. Для традиційних бетонів з міцністю на стиск 30 МПа мінімальне значення клінкер-інтенсивності становить близько 8 кг/(м3·МПа), проте середнє значення становить, як правило, 12 кг/(м3·МПа). Отримання клінкер-ефективних бетонів забезпечують технологічнооптимізовані високомарочні портландцементи CEM І 42,5R, CEM ІІ/А-LL 42,5R, CEM ІІ/А-S 42,5R виробництва ПрАТ “Івано-Франківськцемент”, які повністю відповідають європейським стандартам та виготовляються на основі портландцементного клінкеру нормованого мінералогічного складу. Водночас результати випробувань бетонів на основі даних портландцементів свідчать про суттєвий вплив на міцність водоцементного відношення  (В/Ц).

При виготовленні бетонних сумішей часто використовуються дуже дрібні піски (Мк =1,0…1,5), а зерновий склад крупного заповнювача починається від 5 мм. Як правило, у бетонній суміші відсутні фракції від 2 до 5 мм, що призводить до збільшення міжзернової пустотності в бетоні та перевитрати цементу. Типовий склад бетонної суміші на основі портландцементу марки 500 характеризувався кількісним співвідношенням компонентів Ц:П:Щ=1:1,81:3,46 (Ц=350 кг, В/Ц=0,61). Заповнювачі: пісок Миколаївський (Мк=1,3), гранітний щебінь фракції 5–20 мм. Добавки суперпластифікаторів полікарбоксилатного типу різних виробників РСЕ-1 та РСЕ-2 в кількості 0,7 мас.% (2,45 кг/м3) забезпечували зниження В/Ц бетонної суміші на 25…30%, тоді як лігносульфонати (ЛСТ) тільки до 10%. Для бетону з добавками РСЕ встановлено суттєвий приріст міцності порівняно з бетоном з добавкою ЛСТ; за кінетикою наростання міцності бетони з добавками РСЕ можна віднести до швидкотверднучих (fcm2/fcm28≥0,5). Клінкер-інтенсивність для бетону без добавок складає 8,25 кг клінкеру/(м3·МПа), а для бетону з добавками РСЕ зменшується до 6,38…6,11 кг клінкеру/(м3·МПа). Отже, суперпластифікатори РСЕ є значно ефективніші порівняно з пластифікатором ЛСТ. При концентрації 36% (ρ=1,18 г/см3) вміст сухого ЛСТ складає всього 0,26% від маси цементу або 0,65 кг/м3 бетону. Така кількість ЛСТ не може в достатній мірі забезпечити необхідний водоредукуючий ефект, тому бетон характеризується розвинутою капілярно-пористою структурою. Невідповідність кривої зернового складу бетону також негативно впливає на його властивості, зокрема викликає пониження легковкладальності бетонної суміші, проблеми з її перекачуванням та ущільненням, сегрегацію складників, а також підвищення витрати цементу, погіршення експлуатаційних властивостей та довговічності бетону.

Негативний вплив підвищеного водо-цементного відношення та невідповідності фракційного складу компонентів вищенаведеного складу бетону наглядно виявляється при дослідженні мікроструктури цементуючої матриці традиційного бетону з добавкою ЛСТ методом растрової електронної мікроскопії. Як видно з мікрофотографій, на рівні мезоструктури (х200) спостерігається нібито монолітна цементуюча матриця, проте на рівні мікроструктури (х10000) видно, що цементні зерна контактують між собою недостатньо щільно, при цьому відбувається зростання капілярної пористості.

Це свідчить про необхідність підвищення щільності цементуючої матриці для забезпечення морозостійкості та довговічності бетону.

Технологічно-оптимізовані високомарочні портландцементи ПрАТ «Івано-Франківськцемент» в комплексі з добавками полікарбоксилатних суперпластифікаторів нової генерації при умові правильно запроектованого гранулометричного складу полікомпонентної суміші заповнювачів забезпечують формування щільної монолітної мікроструктури цементуючої матриці, що дозволяє отримати швидкотверднучі клінкер-ефективні бетони, які характеризуються підвищеною міцністю, морозостійкістю, тріщиностійкістю та довговічністю і відносяться до бетонів з високими експлуатаційними властивостями.

Саницький М.А., д-р техн. наук, проф., керівник випробувальної лабораторії 

 будівельних матеріалів і виробів (ВЛБМВ)  при НУ «Львівська політехніка»

м. Львів, пл. Св.Юра, корпус 8, к. 103.

 Тел. (032) 258 24 01

https://lpnu.ua/vlbmv