Производство и потребление цемента неразрывно связано с производством бетона и железобетонных изделий (ЖБИ) и строительством. В современных условиях эта цепочка связей имеет сложный характер взаимодействий, и особенно в организации транспортных потоков материалов. Цемент, проходя по этой цепочке, подвергается внешним воздействиям, таким как перемещение из одной емкости в другую, транспортирование, смешение с другим цементом или иным материалом, воздействие атмосферы воздуха; воздействие влаги  компрессора сжатого воздуха и т.п. Эти факторы приводят к изменению основного свойств цемента - его активности. Непрогнозируемое изменение активности цемента приводит к его перерасходу при производстве бетона и ЖБИ, к нестабильности их свойств и соответственно к снижению безопасности строительства, зданий и сооружений.

На качество бетона влияют свойства его составляющих, точность подбора рецептуры и технологического процесса. ГОСТ 18105 предусматривает, что колебания прочности бетона от изделия к изделию или от партии к партии не должны превышать ±6-8%. Для соблюде­ния этого требования необходимо стабилизировать свойства и расход всех компонентов бетона - щебня, песка, цемента, арматуры и химических доба­вок. Точность поддержания заданного расхода песка и щебня определена ГОСТ на уровне 1 %, так же определены требования к лещадности песка и щебня, содержанию пылевидных и глинистых фракций, фракционному составу песка и щебня.

Рецептура и технология производства бетона разрабатывается на основе ха­рактеристик используемых исходных компонентов, поэтому стабильность их является определяющей для стабильности свойств бетона. Соответствие стандартам и стабильность свойств заполнителей проверяется на заводе и, если допустить, что качество этой проверки высокое, то источником воз­можных отклонений качества бетона может быть нестабильность качества добавок (пластификаторов, противоморозных и многих других) и качества цемента.

Нарушение свойств исходных компонентов, может вызвать серьезные нарушения свойств бетона или изде­лий вплоть до изменения внутренней структуры бетона, из­менения сроков схватывания и твердения.

В соответствии с этим, качество цемента должно быть стабильным. По имеющемуся опыту, колеба­ния прочности цемента у потребителя в 28-суточном возрасте не должны превышать ±2-2,5МПа. В этом случае удается соблюдать требования к стабильности колебаний прочности бетона.

Стабильность качественных показателей цемента достигается на цементных производствах путем стабилизации химического состава сырьевых материалов, используемых при производстве цемента,  стабилизацией минералогического состава получаемого клинкера, поддержанием стабильного фракционного состава цемента при помоле. Это обеспечивается применением опережающего контроля сырья на карьере, селективной добычей и усреднением в усреднительных складах, применением непрерывных анализаторов контроля химического состава сырьевых материалов в потоке, системами управления химическим составом сырьевых материалов, подавае­мых на обжиг. Контроль качества цемента включает также и кон­троль его минералогического и компонентного состава. Эти технологические приемы позволяют выпускать у производителя цемент с колебаниями активности в марочном возрасте не превышающей ±1,5-2МПа.

Однако, по отмеченным выше причинам, качество цемента у потребителя иное и особенно стабильность его показателей.

В таблице 1 показаны результаты длительных испытаний цемента от различных потребителей, полученные в испытательной лаборатории ЗАО «НИЦ «ГЦН». Это три наиболее востребованных на рынке Северо-запада РФ вида цементов разных производителей. Период времени наблюдения составил около 4-х лет с 2005 года по 2008 год. Особенно в комментариях данные не нуждаются. Однако отметим, размах активности цементов достигает 20 МПа, при этом коэффициент вариаций - 6-8%, стандартное отклонение 3,5-4МПа. Нижняя граница активности лежит на 10 МПа ниже нормативного показателя.

Таблица 1

Более наглядно изменчивость активности цемента по этим маркам показана на рисунках 1-3. Как видно, имеется устойчивая тенденция к снижению марочной активности цементов. Это связано, вероятно, со снижением активности цемента у производителя, что обусловлено экономическими показателями работы предпри-ятия-производителя – снижением энергозатрат на производство, экономией топли-ва.

Обращает на себя внимание видимое отсутствие сезонной изменчивости активности цемента у потребителя, а, как известно, при производстве цементу присуща эта характеристика. Причина тому влияние перечисленных выше факторов на активность цемента у потребителя. Общее временное снижение активности цемента производителем также вызвано, вероятно, отсутствием или нежеланием производителя сопровождать продукт до конечного потребителя.  Высокие рыночные цены на отечественный цемент, особенно в 2008 году, изменили приоритет у потребителя в сторону импорта, тем более, что активность импортного цемента зачастую выше, а реальные колебания активности меньше и не превышают ±2-2,5МПа и это с учетом его транспортирования.

Портландцеиент ПЦ 400-Д20

Рисунок 1

Портландцеиент ПЦ 500-Д0Н

Рисунок 2

Портландцеиент ПЦ 500-Д0

Рисунок 3

Представленные нами данные носят информационный характер, призванный к серьезному пересмотру технологии производства цемента, взаимодействий между производителем, поставщиком и потребителем цемента.

Технология производства цемента на цементных заводах России морально устарела и требует усовершенствования. Подробное изучение свойств сырьевых материалов в карьере, регулярное проведение опережающего опробования и составление на его основе планов добычи, применение усреднительных складов и автоматизированных систем контроля и управления химическим составом, позволит стабилизировать свойства исходного сырьевого материала.

Контроль минералогического состава клинкера и управление на его основе процессом обжига позволит стабилизировать качество выпускаемого клинкера. Стабилизация расхода добавок и тонкости помола цемента обеспечит стабильность выпускаемого цемента.  

Необходимо обеспечить аргументированный диктат потребителя в вопросах качества продукции. Это достигается уже на стадии заключения контрактов между потребителем и поставщиком цемента и других компонентов строительных материалов, в которых декларируются и качественные показатели материалов. Представляется перспективной идеология: один производитель - один потребитель.

Все перечисленное позволит обеспечить наивысшее качество конечной продукции. Важную роль  играет входной контроль и его подтверждение в независимой аккредитованной лаборатории. Учитывая сложную логистическую цепочку  поставки цемента, весьма важным аспектом  является идентификация цемента в каждом звене этой цепочки.

Для идентификации цемента  предлагается вводить в паспорт на цемент  его дифрактограмму (спектр рентгеноструктурного анализа), тем более что заводы оснащены или оснащаются такой аппаратурой анализа. Наличие аналогичного аппарата в регионе поставки, например в независимом органе, или лаборатории, позволит четко идентифицировать конкретный продукт и оперативно оценивать его компонентный состав. Переход на новый ГОСТ 31108-2003, значительно расширяющий область составов цемента, по всей вероятности усугубит ситуацию в идентификации цемента у потребителя.

Необходимо ввести обязательную сертификацию производства, транспортировки, хранения цемента, контроль качества заполнителей бетона, добавок в цемент и бетона. Данные о качестве цемента у производителя должны регулярно публиковаться и быть доступными для потребителей.

Л.Г.Бернштейн, Г.М.Полозов к.т.н., ЗАО «Научно-Испытательный центр «Гипроцемент-Наука»

CEMENTU