Опыт изготовления сталефибробетонных изделий для атомной промышленности

В.Е. СТИХОВИН, директор, С.И. РАСПОПОВ, главный технолог ООО «ПромРегион»

ООО «ПромРегион», входящее в Группу компаний «Зенит Черноземье», ведет эффективную производственную деятельность на российском рынке строительных материалов, изделий и конструкций начиная с 2010 г.

Предприятие внимательно отслеживает конъюнктуру рынка и стремится, в силу своих возможностей, двигаться в русле современных тенденций развития отрасли в России и мире в целом. Несмотря на то что компания специализируется на массовом производстве элементов мощения и широкой номенклатуры изделий для дорожного строительства, изготовленных методом объемного вибропрессования, на предприятии создано и успешно функционирует подразделение, занимающееся опытно-конструкторскими разработками с последующим внедрением в производство инновационных строительных продуктов.

В мировой строительной практике все более широкое применение находят конструкции из сталефибробетона (СФБ). Основная доля изделий из СФБ, ввиду их стоимости, на сегодняшний день используется в специальном строительстве (мостостроение, тоннелестроение, строительство объектов атомной отрасли др.), а также при строительстве уникальных и особо сложных объектов.

Как известно, сталефибробетон является одним из вариантов дисперсно-армированного железобетона и изготавливается из бетонов, армированием в которых служит стальная фибра, равномерно распределенная по объему бетона. Обеспечение совместной работы бетона и стальной фибры осуществляется за счет сцепления бетона-матрицы с поверхностью фибры и периодического профиля последней.

Сталефибробетон обладает рядом технических преимуществ по сравнению с традиционными бетонами: пониженная ползучесть и усадка, повышенные характеристики морозостойкости, водонепроницаемости, трещиностойкости, ударной стойкости, вязкости, разрушения, износостойкости. Кроме этого, применение сталефибробетона позволяет использовать более эффективные конструктивные решения при проектировании и изготовлении тонкостенных конструкций. При этом основные технологические процессы изготовления сталефибробетона, как правило, остаются неизменными.

Вместе с этим имеется ряд технологических особенностей дисперсно-армированных материалов, требующих их безусловного соблюдения на всех стадиях изготовления (от дозирования до укладки сталефибробетона).

Основной причиной, вызывающей технологические трудности при изготовлении сталефибробетона, является получение оптимальных параметров однородности распределения стальной фибры по объему бетона-матрицы. Прогнозирование данного показателя напрямую зависит от вида и количества используемой фибры, от содержания цементного теста в бетоне-матрице, а также от параметров удобоукладываемости и технологии дозирования дисперсно-армирующих компонентов.

В апреле 2018 г. коллеги из атомной отрасли предложили нам рассмотреть возможность изготовления для них крупноформатных тонкослойных изделий (плит) из высокопрочного сталефибробетона (ВСФБ). Принимая во внимание тот факт, что помимо опытно-конструкторского подразделения предприятие имеет собственную аттестованную строительную лабораторию, укомплектованную современным контрольно-измерительным и испытательным оборудованием, мы сочли эту задачу весьма интересной и практически реализуемой. В мае 2018 г. был заключен контракт на поставку сталефибробетонных плит на отм. -7.200 – -4.800 для выполнения работ на объекте 10UBA в рамках строительства Курской АЭС-2, Энергоблоки №1 и №2. Примечательно, что из ряда организаций, выразивших готовность осуществить данный контракт, в процедуре торгов участвовала только наша компания.

Плиты представляли собой специализированную несъемную опалубку из ВСФБ с высокими требованиями к лицевой поверхности. Размеры плит доходили до формата 4,6х2,14 м (с перспективой до 4,6х7,2 м) при толщине изделий в 30 мм. Базовые нормативные требования к данным изделиям были предусмотрены внутренним ведомственным документом и устанавливали повышенные требования к физико-механическим и эксплуатационным характеристикам ВСФБ-плит.

Анализ базовых требований предопределил ключевые направления разработки. Принимая во внимание малую толщину, большую площадь и высокие требования к качеству лицевой поверхности изделий, выбор типа бетонной смеси для бетона-матрицы был сделан в пользу самоуплотняющегося мелкозернистого высокопрочного бетона.

В кратчайшие сроки инженерно-технический персонал предприятия совместно со специалистами швейцарского поставщика химических добавок (концерн Sika) разработали и провели лабораторные испытания по отработке составов мелкозернистого высокопрочного бетона-матрицы.

В качестве сырьевых компонентов использовались следующие материалы: цемент ПЦ 500-Д0-Н, песок кварцевый крупный мытый, с модулем крупности более 2,5 и содержанием растворенной глины менее 1%. В качестве микронаполнителей использовался микрокремнезем неуплотненный МК-85 и минеральный неактивированный порошок МП-1. Добавка – гиперпластификатор – применялась с содержанием поликарбоксилата более 40%. В качестве добавки, улучшающей поверхность, – добавка-пеногаситель. Водовяжущее отношение принято 0,29.

Лабораторные и производственные испытания позволили определить оптимальный состав высокопрочного бетона матрицы с учетом необходимых темпов производства изделий и удовлетворяющий заданным нормативным требованиям.

Вышеуказанные ведомственные нормативы также нормировали использование определенных материалов для производства ВСФБ-плит. В частности, ограничение касалось типа и размеров используемой фибры – стальной латунированной фибры анкерного или волнового профиля диаметром 0,3 мм, длиной 30 мм.

Изучение опыта использования стальной фибры различных диаметров и длины показало, что данный тип фибры не является очень технологичным и в значительной степени склонен к образованию «ежей». По этой же причине производитель данной фибры (РУП «Белорусский металлургический завод») относит ее к числу фибр при изготовлении бетонных смесей, на которых следует соблюдать существенные ограничения, и рекомендует ее вводить в бетонные смеси не более 0,5% по объему бетона.

Проведенные лабораторные испытания показали, что данного количества фибры недостаточно для получения ВСФБ с заданными показателями. Для обеспечения нормативных характеристик ВСФБ на сопротивление растяжению (осевому и на изгиб) необходимо введение стальной фибры в количестве 140-170 кг. При этом для обеспечения равномерности распределения фибры в бетонной смеси и предотвращения образования «ежей» введение такого ее количества должно занимать не менее 2 минут.

Производственные испытания производились на имеющемся бетоносмесительном оборудовании компании Wiggert со смесителем принудительного действия планетарного типа.

Высокие требования к лицевой поверхности ВСФБ-плит (табл. 2) накладывали определенные ограничения на выбор форм оснастки. Изучив опыт большинства зарубежных производителей металлических стендов, выбор формующих столов был сделан в пользу бетонного основания с покрытием полимерным материалом. В результате плиты получили зеркальную поверхность с полным отсутствием поровых включений.

В июне 2018 г. мы успешно исполнили заключенный контракт. Поставленная продукция на строительной площадке проходила укрупнительную сборку в армоблоки, которые затем поставлялись на место монтажа.

На сегодняшний день компания заключила контракт на поставку сталефибробетонных плит на отм -4.800 – -0.000 для выполнения работ на объекте 10UBA в рамках строительства Курской АЭС-2, Энергоблоки №1 и №2. На 2019 г. запланирована поставка данных изделий, в том числе и на реакторное отделение указанного объекта.

Успешный опыт реализации начального контракта позволил повысить производственный и научный потенциал компании, провести ряд усовершенствований в имеющихся технологических линиях и приобрести ряд инновационного оборудования, освоить выпуск нового вида продукции.

396841, Воронежская обл., р.п. Хохольский, ул. Колхозная, д. 50А, оф. 1
Тел.: +7 (473) 228-75-95, (47371) 41-4-15
wzch.ru