Сталинки, хрущевки, брежневки: гид по сериям московских типовых домов :: Город :: РБК Недвижимость

Статья историка архитектуры, москвоведа, старшего научного сотрудника Музея Москвы посвящена советским типовым сериям многоквартирных жилых домов

Новоселы (Фото: Е.Логвинов /Фотохроника ТАСС)

Жилищное строительство в Москве уже с первых лет советской власти было приоритетным направлением в развитии города, но финансовых, технических и материальных ресурсов не было.

Жилищный вопрос в самом начале стали решать методом уплотнения и создания коммунальных квартир. Лишь в 1920-е годы были предприняты первые попытки строительства жилых массивов с кооперативными и муниципальными домами, однако прирост городского населения обгонял эти темпы. Генеральный план реконструкции и развития города 1935 года предусматривал комплексную застройку и реконструкцию городских кварталов.

Но смена идеологии в архитектуре и архаичность в возведении жилых зданий не позволили в первые пять лет реализовать даже малую часть этого плана.

В 1938–1940-х годах были предприняты первые попытки индустриального домостроения — возведения крупноблочных домов и домов с использованием готовых элементов. После Великой Отечественной войны в Москве в районе Новопесчаных улиц были построены кварталы с домами, в которых были использованы готовые элементы и впервые унифицированы изделия. А первые массовые секционные серии кирпичных домов появились в кварталах Ленинского и Ломоносовского проспектов, а также 1-й и 2-й улиц Строителей (современная улица Строителей и улица Крупской). Одновременно в Ленинграде и Москве в середине 1950-х годов начинаются первые эксперименты по индустриальному домостроению в кварталах Октябрьского поля, 1-й Хорошевской улицы. И лишь после постановления «О развитии жилищного строительства в СССР», принятого Советом Министров СССР в 1957 году, начинается массовое применение индустриального домостроения.

adv.rbc.ru

Проект четырехэтажного полукаркасного жилого дома в 9-м квартале Черемушек (Фото: 9-й квартал в Новых Черемушках. — Москва : [Госстройиздат]. 1960 г.)

В качестве эксперимента создается 9-й квартал Черемушек с опытными сериями жилых домов, построенных из блоков, панелей, кирпича и кирпичных блоков. Некоторые из этих серий стали массовыми. Однако в условиях нехватки ресурсов еще долгое время в Москве одновременно с панельными и блочными строили жилые дома со стенами из кирпича — силикатного или красного, иногда применяя для облицовки фасада желтый кирпич.

Все проекты и типы жилых зданий этого периода различались между собой, но имели во многом схожие черты. В 1957 году были выпущены новые нормативы и правила. По этим нормативам в квартире обязательными были кладовая или встроенный шкаф, спальня (6 кв.

м на одного человека, 8 кв. м на двоих), общая комната (не меньше 14 кв. м), которая могла быть проходной и вести в том числе на кухню. Жилая площадь однокомнатной квартиры составляла 16 кв. м, двухкомнатной — 22 кв. м, трехкомнатной — 30 кв. м, четырехкомнатной — 40 кв. м.

Рассмотрим некоторые распространенные серии, которые появились в Москве на рубеже 1950–1960-х годов.

Серии СМ и II-08. 19 мая 1959 г. Дома на 1-й улице Строителей в Юго-Западном районе столицы (Фото: Сергеев-Васильев Анатолий/Фотохроника ТАСС)

Первые массовые серии возникли на юго-западе столицы. Это серии СМ-3, СМ-6 (СМ означает Секции Моспроекта) и II-08, которые были распространены во второй половине 1950-х — начале 1960-х годов.

Дома этих серий имеют этажность от восьми до десяти этажей. Построены из красного или силикатного кирпича с железобетонными сборными перекрытиями и узнаваемы по стенам, которые облицованы желтым или силикатным кирпичом. Иногда встречается и отделка красным кирпичом, особенно в 14-м и 17-м кварталах юго-запада. Так как эти здания возводились из кирпича и при возведении не было строгого соблюдения исходного проекта, на местах в проекты часто вносили незначительные изменения, поэтому фасады этих трех серий имеют разнообразное оформление: часто меняется конфигурация балконов, оконных проемов, а в некоторых домах вместо балконов применялись эркеры треугольной формы. Также эти серии были удобны тем, что из секций можно было формировать квартальную периметральную застройку, фактически создавая дом-квартал. Особенность внутренней планировки данных трех серий состоит в том, что межэтажные перекрытия «держатся» на внешних несущих стенах и внутренней центральной продольной несущей стене. Все продольные стены, кроме стен лестничных клеток с лифтовыми шахтами и мусоропроводами, являются ненесущими (даже между квартирами). Высота потолков — от 2,8 до 3 м. Все комнаты изолированы и соединены длинными коридорами, так как планировка в этих сериях разрабатывалась с учетом как покомнатного расселения жильцов (в этих домах были коммунальные квартиры), так и полноценного заселения одной семьи в одну квартиру.

Санитарные узлы раздельные. Такие серии массово возводились на юго-западе Москвы и в других районах города. Однако с появлением более дешевых серий строительство данных домов было прекращено в 1959–1960 годах.

В середине 1950-х годов на Хамовническом Валу, в Алексеевском районе, Марьиной Роще, 14-м квартале Юго-Западного района и 11-м квартале Черемушек появляются блочные серии II-04 и II-05. Отличаются эти две серии этажностью (восемь и пять этажей соответственно), планировкой и разной комбинацией одной номенклатуры блоков. Блоки выполнены из шлакобетона, трехслойные и толщиной в 50 см, что обеспечивает хорошую тепло- и шумоизоляцию. В первых сериях блоки были украшены объемным рисунком, что делало эти две серии более выразительными. Однако с началом борьбы с архитектурными излишествами фасады на новых домах уже не имели декора, часто использовалась контрастная геометрическая окраска фасадов, которая вскоре была утрачена. В результате в облике таких домов видно огромное количество невыразительно загерметизированных стыков.

Все комнаты в квартирах домов этих серий изолированные так же, как и в сериях СМ-3, СМ-6 и II-08. Санитарные узлы раздельные. Высота потолков — 2,95 м. В восьмиэтажных сериях везде присутствуют лифтовые шахты и мусоропроводы, но в пятиэтажных они есть не везде.

Следующие серии стали создаваться в период борьбы с архитектурными излишествами и имеют уже более экономичные параметры. Одной из таких серий стали кирпичные пятиэтажные дома серии II-14 — распространенной в Москве и во многих городах ближнего Подмосковья. В Москве кирпичные дома серии II-14 строились абсолютно во всех районах, где в конце 1950-х — начале 1960-х годов велось жилищное строительство. Квартальная застройка, как правило, не осуществлялась: в каждом микрорайоне можно встретить не более двух-трех домов данной серии. Внешний облик этих зданий разный из-за вида кирпича и кладки. Высота потолков 2,5–2,6 м в зависимости от кладки кирпича. Комнаты в большинстве случаев изолированные, так как частично осуществлялось покомнатное заселение, но встречаются и варианты со смежными комнатами.

Санитарные узлы раздельные. Часто заселялись и цокольные этажи, которые впоследствии стали нежилыми. Лифты и мусоропроводы в этой серии отсутствуют.

В это же время появляется и массовая кирпичная серия I-511, которая также имеет пять этажей и отличается разнообразием внешнего облика. Высота потолков в ранних домах колебалась от 2,60 до 2,72 м. С 1960-х годов — 2,48 м. В ранних домах все санитарные узлы были совмещенными, а с 1960-х годов — только в однокомнатных квартирах.

Крупноблочная 8-этажная серия II-18-01/08 в Новых Черемушках. Ресторан «Черемушки» и жилые дома на проспекте Нахимова у метро «Профсоюзная». 25 июля 1964 г. (Фото: Лев Портер/ТАСС)

Для создания высотных акцентов в районах массовой застройки стали применять крупноблочные серии II-18-01/08, II-18-01/09 и II-18-01/12. Последняя цифра означает количество этажей.

В 1960-х годах на замену серий II-18-01/08, II-18-01/09 пришла серия II-18-01/12. Эти серии самые массовые в Москве. Присутствуют массово не только в районах застройки 1950–1960-х годов, но и в границах ЦАО. Обе эти серии односекционные, обладают узнаваемым обликом, неотделанными стыками блоков и выкрашенными часто в белый или бежевый цвет фасадами. Правда, многие здания этих серий в 2000-е годы приобрели вентилируемые фасады и теплоизоляцию.

Серия II-18-01/09 (Фото: Строительство и архитектура Москвы. 1963 г.)

В сериях II-18-01/08, II-18-01/09 присутствует интересная особенность расположения лифтовой шахты, которая имеет освещение через оконные проемы со стеклоблоками. Сами лифтовые двери расположены на межэтажных площадках, что, по мнению разработчиков этой серии, давало экономию на лифтовых проемах, но в наше время создает сложности при использовании детских и инвалидных колясок.

В блочных домах серии II-18-01/08 и II-18-01/09 во всех двухкомнатных квартирах комнаты смежные. Высота потолков — 2,50 м. Наружные стены — шлакобетонные блоки толщиной 40 см. Внутренние межквартирные — гипсошлакобетонные панели толщиной 20 см. Встречаются и кирпичные варианты данной серии.

В 1996-2000-х годах серии II-18-01/08 и II-18-01/09 планировалось включить в программу второй очереди сноса, но с 2006 года данные серии были исключены из этой программы и началась реконструкция домов, которая продолжилась в ЦАО с 2017 года.

У данной серии есть существенные недостатки — промерзание торцевых углов в первых домах данной серии, а также неравномерная осадка различных частей дома (так как фундаменты главных фасадов и остальных стен раздельные). Санитарные узлы везде совмещенные и с сидячими ваннами.

Серия II-18-01/12. Жилые дома в районе Зюзино.16 августа 1967 г.  (Фото: Виктор Кошевой/ТАСС)

Серия II-18-01/12 стала модификацией серий II-18-01/08 и II-18-01/09. В данной серии было уже два лифта возле квартирных холлов. Также появились раздельные санитарные узлы со стандартными ваннами, улучшена планировка квартир.

В 1957–1960-х годах возводятся пятиэтажные полукаркасные (неполный каркас и навесные панели) серии К-7 и 1605-АМ/5. Их облик узнаваем по облицовке панелей бело-серой и красной плиткой (иногда бежево-оранжевой). Редко — без отделки. Высота потолков — 2,48–2,55 м. В однокомнатных квартирах — совмещенные или раздельные санузлы, в двух- и трехкомнатных квартирах — раздельные. Лифт и мусоропровод отсутствуют. Наружные стены — навесные железобетонные панели толщиной 300 мм, утеплены пенокералитом. Внутренние несущие стены — железобетонные балки-стенки, заполненные часторебристыми железобетонными или газобетонными панелями. Все это отразилось на состоянии этих серий в последующие десятилетия, а также на низкой шумоизоляции. Серия К-7 была признана сносимой еще в 1990-х годах и почти полностью ликвидирована в Москве. Дома серии 1605-АМ/5 также активно сносятся в городе. Их можно узнать по балконам на квадратных в сечениях колоннах или полулоджиям.

В некоторых районах Москвы можно встретить и общесоюзную серию I-335 — самую массовую пятиэтажную серию в СССР. Если все вышеперечисленные серии редко выходили за границы Москвы, то I-335 была распространена по всей стране. Для этой серии характерны удлиненные окна лестничных клеток и уменьшенные по сравнению с московскими сериями окна жилых помещений.

Серия КПД-4570. Архитектор Е. Асс (Фото: Строительство и архитектура Москвы. 1963 г.)

Серия КПД-4570. Архитектор Е.Асс (Фото: Строительство и архитектура Москвы. 1963 г.)

К схожему типу можно отнести и еще одну общесоюзную серию, которая также была распространена в Москве — КПД-4570. Панельная пятиэтажная серия строилась в течение большого промежутка времени — с 1957 по 1990-е годы (в последнее время уже в модифицированном виде), получив общесоюзное распространение и популярность. За пределами Москвы данная серия в основном строилась в военных городках (на территории бывшего СССР и в Восточной Европе). Вне Москвы такие дома обладают характерными особенностями — облицовкой панелей голубой плиткой и деревянными импостами с узкими форточками в оконных проемах. В Москве облицовка плиткой отсутствует, яркой особенностью на фасадах является специальное выделение мест стыков, которое выкрашивалось контрастными оттенками. Высота потолков — 2,5 м. Площадь кухни в данной серии одна из самых маленьких — 5 кв. м. Лифта и мусоропровода не предусмотрено.

Для Москвы же массовой в 1960-х годов стала серия I-515/5М, один из первых проектов (наряду с K-7) полукаркасной схемы (неполный каркас и навесные панели). Несущие стены — продольные (на что указывает I в названии серии). Высота потолков — 2,48 м. Часто центральная комната в двух и трехкомнатной квартирах проходная. Санузел почти во всех сериях совмещенный, даже в двушках и трешках. Лифт и мусоропровод отсутствуют. Особенностью этой серии является то, что батареи отопления шириной около 80 см спрятаны в межкомнатные перегородки (со стороны окон).

Серия 1МГ-600 (Фото: Жилищное индустриальное домостроение Москвы, источник Г. П. Павлов. Десятый экспериментальный. — Москва, 1962)

Все эти серии индустриального домостроения имели очень жесткую структуру, облик панельных и крупноблочных домов был однотипным. В 1960-х годах появился сборный железобетонный каркас с навесными панелями. Такие изделия были применены при строительстве административных и жилых зданий на Новом Арбате, а также при возведении зданий для НИИ. Это позволяло в условиях ограниченной номенклатуры изделий вносить разнообразие в облик и композицию фасадов. Решено было использовать данные изделия и для жилищного строительства — особенно для создания домов по индивидуальным проектам или малотиражных серий.

16-этажный одноподъездный панельный жилой дом серии 1МГ-601 Д. Вид на Новые Черемушки из строящегося жилого здания на улице Телевидения. 13 июня 1969 г. (Фото: Наум Грановский/ТАСС)

Но одна из серий стала массовой — 1МГ-600 и 1МГ-601 с различными буквенными индексами. Здания таких серий — панельно-каркасные дома, при этом каркас состоит из обыкновенных железобетонных элементов, а наружные стены — из керамзитобетонных блоков, облицованных плиткой. В сериях применена особая конструкция несущих стен: они идут с шагом в 6 м колонны (40 на 40 см) с шагом 4,5 м, что обеспечивало бо́льшую жилую площадь. Однако при такой каркасной структуре дома колонны выпирают из углов и «съедают» их. Недостатки многих вариаций этих серий — отсутствие балконов и лоджий, а также пары смежных комнат в некоторых трех- и четырехкомнатных квартирах.

В 1964–1968 годах началось строительство 10-го квартала Черемушек, в котором уже были спроектированы новые серии зданий. Одновременно мастерская архитектора З. Розенфельда выполнила и реализовала проект нового дома из вибропрокатных изделий. Все эти серии домов начнут новую эпоху индустриального домостроения второй половины 1960-х — конца 1970-х годов.

Изобретение повседневности: как хрущевки изменили жизнь и привычки людей

Дома серии II-18: планировки, фото, характеристики

04 Марта, 2019 Игорь Василенко

Содержание

• Описание
• Конструктивные особенности серии и отделка фасадов
• Особенности квартирных планировок
• Технические характеристики

Описание

По технологии строительства жилые дома серии II-18 относятся к блочным. Задумывались они в виде своеобразных «башен» (как их повсеместно и называют), т.е. одноподъездных многоэтажек, но возводились и двухсекционные здания данного типа, также в столице по этому проекту построен один трехподъездный дом.

Первые восьмиэтажные «хрущевки» были возведены в 1958 году в квартале «Черемушки», который считался экспериментальным. В дальнейшем дома серии II-18 массово возводились в 60-х — начале 70-х годов прошлого века, в период активной застройки таких столичных районов как Дегунино, Ховрино, Гольяново, Перово, Коптево, Медведково, Кунцево, Тишинка и проч. 12-этажный вариант серии возводился в Тверской области, г.Видное, республике Татарстан, во Владимирской области. Всего по типовому проекту II-18 было построено больше 1200 домов.

Властями столицы поднимался вопрос о сносе домов II-18, но в итоге было решено санировать такие застройки и их включили в первую очередь плана санации (капремонта). С середины 2000-х годов до настоящего времени в более чем 250-ти домах серии произведена замена оконных блоков на новые, модернизированы коммуникации, выполнено остекление лоджий, а в некоторых домах сделано наружное утепление стен и их облицовка современными фасадными панелями.

Конструктивные особенности серии и отделка фасадов

Блочные наружные стены у домов этой серии сделаны из керамзитобетона толщиной 40см, а перекрытия представляют собой многопустотные панели толщиной 22 см. Но существует и «кирпичная» версия типового проекта — II-18/12 МИК.

Изначально в II-18 было восемь этажей, потом проектировщики добавили девятый, а позже увеличили высотность зданий до 12-этажей. Соответственно, в 12-этажном доме появился дополнительный лифт, квартиры с тремя комнатами и была увеличена площадь кухонь.

Из-за этажности дома II-18 у многих возникают затруднения при определении периода его строительства. Однако это все та же типичная «хрущевка» с поперечными несущими стенами, к которым относятся все межквартирные стены и стены лестничных площадок.

Двери шахты лифта и загрузочные клапаны мусоропровода в домах II-18 находятся на межэтажных площадках. При строительстве фасады II-18 не окрашивались, однако в процессе санации домов данной серии наружные стены были выкрашены в голубой, желтый, розовый и другие цвета.

Особенности квартирных планировок

В планировке 2-комнатных квартир серии собственникам жилья обычно не нравится проем в несущей стене между соседними комнатами. Большинство жильцов заделывают его и формируют новый вход в комнату из коридора, делая комнаты изолированными.

К стандартным недостаткам этой серии относятся смежность комнат в некоторых квартирах, а также маленькая площадь кухонь и прихожих. В однокомнатных квартирах ванны «сидячие». Более серьезной проблемой стал дефект конструкции: из-за того, что проектом были предусмотрены раздельные фундаменты у главного фасада и остальных стен, в некоторых случаях усадка различных частей многоэтажки была неравномерной.

Технические характеристики

Параметр	Значение
Альтернативное наименование:	II-18
Регионы строительства:	В столице домами серии застраивались районы Коптево, Басманный, Бескудниково, Зеленоград, Дегунино, Ховрино, Солнцево, Обручевский, Зеленоград, Хорошево, Северное Тушино, Богородское, Метрогородок, Щукино, Кунцево, Аминьево Зюзино, Нагорный, Царицыно, Нагатино, Измайлово, Гольяново, Текстильщики, Кузьминки, Перово, Медведково, Тишинка и проч. Также многоэтажки по данному проекту возводились во Владимирской и Тверской областях, Татарстане (Казань, Набережные Челны).
Технология строительства:	блочный
По периоду строительства:	хрущевка
Годы строительства:	Москва: 1958-1972, другие регионы: 1964-1975
Перспектива сноса:	Снос не предусмотрен
Количество секций/подъездов:	1 (иногда 2)
Количество этажей:	8, 9 или 12
Высота потолков:	2. 50 м
Балконы/лоджии:	Балконы в каждой квартире с 3 по 12-й этаж
Санузлы:	в однокомнатных квартирах – совмещенные («сидячие» ванны), в двух- и трехкомнатных — раздельные, ванны стандартные
Лестницы:	без общего противопожарного балкона
Мусоропровод:	с загрузочным клапаном на межэтажной площадке
Лифты:	Один или два пассажирских (грузоподъемность – 400 кг)
Количество квартир на этаже:	7 (в отдельных домах — 8)
Площади квартир:	Общая/жилая/кухня 1-комнатная квартира 35/20/9,7 2-комнатная квартира 37-48/24-35/6-9,5 3-комнатная квартира 64/47/9
Вентиляция:	естественная вытяжная, вентиляционные блоки размещены на кухне и в санузле
Стены и облицовка:	Материал наружных стен – шлакобетон (блоки толщиной 40 см). Межквартирные стены из гипсошлакобетона (20 см), перегородки – гипсошлакобетонные панели (8 см). Дома возводились без фасадной облицовки.
Тип кровли:	плоская, покрытие — рулонное
Производитель:	Завод ЖБИ №2 (в настоящее время входит в МПСМ – производственное подразделение корпорации Главстрой Девелопмент)
Проектировщики:	САКБ АПУ Москвы (сейчас — МНИИТЭП).
Достоинства:	Планировка позволяет при желании изолировать смежные комнаты. Кухни большие по площади, санузлы раздельные (в большинстве квартир).
Недостатки:	Небольшие по размеру прихожие. Из-за того, что конструкцией предусмотрены раздельные фундаменты у главного фасада и остальных стен, в отдельных случаях происходит неравномерная усадка различных частей многоэтажки.

Игорь Василенко

Вяжущие материалы | Национальный центр технологий бетонных покрытий

Заполнители составляют большую часть объема бетона, но это вяжущие материалы смеси, которые связывают ее заполнители вместе.

Цементы, такие как обычный портландцемент (OPC) и портландцемент на известняке (PLC), реагируют с водой в ходе необратимой химической реакции, называемой гидратацией, с образованием прочного, жесткого и непроницаемого гидратированного цементного теста.

Вспомогательные вяжущие материалы (ВЦМ) вносят свой вклад в свойства свежего и затвердевшего бетона за счет гидравлических реакций с водой и/или пуццолановых реакций с гидроксидом кальция (CH) во время образования продуктов гидратации бетона. SCM могут быть добавлены во время производства цемента для более стабильного «цементного смешения» или на заводе периодического действия.

Обыкновенный портландцемент

Гипс (используется с разрешения Wilson & Tennis © 2021 Portland Cement Association*) Портландцементный клинкер (используется с разрешения Wilson & Tennis © 2021 Portland Cement Association*)

Обычный портландцемент (OPC) назван так потому, что его цвет По мнению его изобретателя, он был похож на камень, найденный недалеко от Портленда, Англия. OPC производится путем нагрева контролируемых количеств тонкоизмельченных кремнистых материалов (сланцы), известняковых материалов (известняк) и других материалов на основе желаемых свойств цемента до температур, превышающих 2500°F (или 1370°C). При этом образуются твердые сферы размером 1 дюйм (2 см), известные как клинкер, которые затем измельчаются с гипсом в серый или белый порошок.

OPC на сегодняшний день является наиболее распространенным цементом, используемым при проектировании современного бетона для строительства, и указан в ASTM C1157/C1157M, ASTM C150/C150M, ASTM C595, AASHTO M 85 и AASHTO M 240. Химический состав и крупность определяют реактивность портландцемента, а также свойства свежего и затвердевшего бетона, изготовленного из него.

Микрофотографии порошкообразного цемента (в центре) и затвердевшего цемента (справа), полученные с помощью обычного портландцемента (слева) и увеличенные с помощью сканирующего электронного микроскопа (использовано с разрешения Wilson & Tennis © 2021 Portland Cement Association*)

Портланд-известняковый цемент

Портланд-известняковый цемент (PLC), используемый в Европе с 1960-х годов, впервые был использован в проекте по укладке дорожного покрытия в США в Колорадо в 2007 году. Растущее распространение PLC в США было обусловлено, прежде всего, соображениями устойчивости. При использовании OPC на каждую тонну произведенного цемента выделяется почти эквивалентное количество CO₂. PLC, более экологичный альтернативный смешанный цемент, указанный как тип IL в стандартах AASHTO M 240 и ASTM C595, уменьшает этот углеродный след примерно на 10%.

PLC состоит из цементного клинкера с добавлением до 15% известняка. Краткий обзор дорожной карты CP 2018 года «Портланд-известняковый цемент после 10 лет эксплуатации» показал, что как DOT, так и подрядчики довольны работой PLC в полевых условиях и с течением времени, при этом PLC обеспечивает одинаковое время схватывания, одинаковую раннюю и позднюю прочность и нет разницы в требуемой дозировке летучей золы или заметной разницы в дозировке химических добавок.

© 2022 Portland Cement Association, используется с разрешения

Дополнительные вяжущие материалы

Дополнительные вяжущие материалы (SCM) слева направо: зольная пыль класса C, метакаолин (кальцинированная глина), микрокремнезем, зольная пыль класса F, шлаковый цемент и кальцинированный сланец (используется с разрешения © Wilson & Tennis 2021 Portland Cement Association*)

Дополнительные вяжущие материалы (SCM) используются в качестве частичной замены портландцемента в 60% современных бетонных смесей в США. Это вызвано двумя причинами, одной экологической и одной технической:

1. Производство портландцемента является энергоемким процессом, ответственным за выброс значительных количеств CO₂ в атмосферу Земли. При добавлении одного или нескольких SCM, будь то зольная пыль, шлаковый цемент, микрокремнезем и/или природные пуццоланы из обожженной глины или обожженного сланца, количество портландцемента, необходимого для бетонной смеси, соответственно снижается, что, в свою очередь, снижает ее углеродный след. Кроме того, наиболее часто используемые SCM (зольная пыль, шлаковый цемент и микрокремнезем) являются побочными промышленными продуктами, которые в конечном итоге оказались бы отходами на свалках, если бы для них не было найдено полезного применения.
2. SCM, используемые в сочетании с портландцементом, благотворно влияют на свойства бетона за счет гидравлической или пуццолановой активности или того и другого. Гидравлические материалы (например, шлаковый цемент), как и сам портландцемент, затвердевают при смешивании с водой. Для затвердевания пуццолановых материалов требуется источник гидроксида кальция (CH). Это обеспечивается портландцементом в процессе гидратации. Соответствующая дозировка стратегически подобранных SCM может улучшить как свежие, так и затвердевшие свойства бетонной смеси.

Влияние SCM на свойства свежего бетона

Влияние SCM на свойства затвердевшего бетона

9005 5

Зольная пыль (ASTM C618/AASHTO M 295)

Зольная пыль наиболее широко используемый SCM в бетоне. Летучая зола класса F, обычно заменяющая 15–25% всего вяжущего материала, представляет собой пуццолан. Летучая зола класса C, обычно заменяемая при более высокой дозировке 15–40%, является как гидравлической, так и пуццолановой.

Увеличенные микрофотографии с помощью сканирующего электронного микроскопа, иллюстрирующие сходство между свежевыработанной золой-уноса (слева) и золой-уносом (справа) с одной и той же электростанции (Larry Sutter in Tritsch, et al. 2021)

Летучая зола обычно воздействует на бетон следующим образом:

• Обычно требуется меньше воды для достижения заданного уровня удобоукладываемости
• Время установки может быть задержано
• Ранняя прочность может быть снижена, но более поздняя прочность увеличивается (поскольку скорость реакции летучей золы изначально медленнее, но продолжается дольше)
• Теплота гидратации снижена
• Стойкость к щелочно-кремнеземной реакции (ASR) и сульфатному воздействию повышается при использовании соответствующей степени замещения летучей золы
• Проницаемость снижена

Исторически летучая зола добывалась на угольных электростанциях сразу после ее производства. Однако в связи с продолжающимся отказом от угольной энергетики предложение свежевыработанной золы-уноса сократилось, а спрос увеличился.

После обработки было показано, что собранная зольная пыль из золы-уноса, ранее утилизированная как отходы, соответствует химическим и физическим свойствам свежей золы-уноса и, следовательно, способна обеспечить стабильные и надежные альтернативные поставки золы-уноса в обозримом будущем .

Шлаковый цемент (ASTM C989/C989M и AASHTO M 302) Микрофотография шлакового цемента, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа (используется с разрешения Wilson & Tennis © 2021 Portland Cement Association*)

Шлакоцемент (ранее назывался молотый, гранулированный доменный шлак) является побочным продуктом доменных печей, извлекающих железо из железной руды. Еще расплавленный шлак направляется в гранулятор, где вода гасит расплавленный материал, образуя стеклообразные, похожие на песок частицы аморфных оксидов кальция, алюминия, магния и железа. Эти частицы измельчаются до такого же размера или немного мельче, чем портландцемент.

Шлаковый цемент медленно реагирует в присутствии одной воды или более энергично при активации в воде в присутствии гидроксидов щелочных металлов. Это последнее условие характеризует поровый раствор гидратирующегося портландцемента, и, таким образом, два цемента реагируют взаимодополняющим образом.

Характерные последствия использования шлакоцемента в бетоне следующие:

• Для достижения той же удобоукладываемости требуется немного меньше воды
• Время установки может быть задержано
• Ранние силы могут быть уменьшены, но более поздние силы увеличены
• Значительно улучшена устойчивость к проникновению хлоридов
• В результате получаются очень светлые тротуары с высокой отражающей способностью, что дает возможность смягчить эффект городского теплового острова

Ключевая причина, по которой шлаковый цемент привлекателен в качестве SCM, заключается в том, что его типичная дозировка выше, чем у летучей золы — обычно не менее 35% от общего количества вяжущих материалов для дорожного бетона в Северной Америке. Фактически, даже более высокие дозировки шлакового цемента могут быть рассмотрены, если это необходимо для обеспечения устойчивости к ASR, для повышения устойчивости к антиобледенительным химикатам или для снижения теплоты гидратации.

Микрокремнезем/микрокремнезем (ASTM C1240/AASHTO M 307) Микрофотография микрокремнезема, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа (используется с разрешения Wilson & Tennis © 2021 Portland Cement Association*)

Микрокремнезем, также называемый микрокремнезем или конденсированный микрокремнезем, является пуццолановым побочным продуктом производства кремния и ферросиликона. В частности, микрокремнезем представляет собой конденсированный пар из электродуговых печей, используемый для восстановления высокочистого кварца. После сбора через тканевые фильтры материал обрабатывается для удаления примесей.

Частицы микрокремнезема в основном представляют собой стеклообразные сферы диоксида кремния и очень малы — примерно в 100 раз меньше, чем зерна цемента. Дым кремнезема имеет очень низкую насыпную плотность, поэтому для улучшения обращения с ним его обычно уплотняют путем кувыркания в воздушном потоке, в результате чего частицы агломерируются в более крупные зерна, удерживаемые вместе электростатическими силами. Эти агломерации должны быть разрушены при замесе и замесе бетонных смесей, а микрокремнезем должен быть равномерно распределен по всей смеси.

Потребность в воде для кремнеземной пыли может быть высокой, что требует использования суперпластификаторов в смесях, содержащих более 5% кремнеземной пыли по массе цемента. Полученный бетон обычно демонстрирует значительно повышенную прочность и пониженную проницаемость, но из-за недостаточного водоотделения часто подвергается более высокому риску растрескивания при пластической усадке. Поскольку он может снизить работоспособность и стоит дорого, микрокремнезем обычно не используется в дорожных покрытиях, за исключением специальных применений, таких как шипованные шины или бордюры и водосточные желоба.

Nanosilica

Nanosilica представляет собой наноразмерный SCM, который значительно увеличивает долговечность дорожного покрытия. Снижая проницаемость, нанокремнезем повышает устойчивость покрытий к повреждениям даже в суровых условиях борьбы с обледенением и при больших нагрузках, которые часто испытывают покрытия аэродромов.

Натуральный пуццолан (ASTM C618/AASHTO M 295)

Натуральный пуццолан использовался на протяжении веков, и многие римские, греческие, индийские и египетские бетонные конструкции из пуццолана все еще стоят, что свидетельствует о долговечности этих материалов. Первичные залежи в США географически ограничены, но там, где они доступны, они появились как альтернатива летучей золе и шлаковому цементу для бетона общего назначения.

Увеличенная микрофотография обожженной глины с помощью сканирующего электронного микроскопа (использована с разрешения Wilson & Tennis © 2021 Portland Cement Association*) Увеличенная микрофотография кальцинированного сланца с помощью сканирующего электронного микроскопа (использована с разрешения Wilson & Tennis © 2021 Portland Cement Association*)

Кальцинированный сланец может содержать порядка 5–10% кальция, что приводит к тому, что он обладает некоторыми цементирующими или гидравлическими свойствами.

Обожженные глины используются в бетонных конструкциях общего назначения почти так же, как и другие пуццоланы. Их можно использовать в качестве компонента общего вяжущего материала, как правило, в диапазоне 15–35 %, и они могут улучшить набор прочности и устойчивость к сульфатному воздействию, контролировать ASR и снизить проницаемость.

Метакаолин получают путем низкотемпературного обжига высокочистой каолиновой глины. Продукт измельчают до среднего размера частиц около 0,04–0,08 мил; он примерно в 10 раз мельче цемента, но все же в 10 раз грубее микрокремнезема. Метакаолин используется в особых случаях, когда требуется очень низкая проницаемость или очень высокая прочность. В этих применениях метакаолин используется в качестве добавки к общему вяжущему материалу, а не в качестве компонента общего вяжущего компонента.

Смешанные цементы

Смешанный цемент, окруженный ингредиентами (справа и по часовой стрелке): клинкером, гипсом, портландцементом, летучей золой, шлаком, микрокремнеземом и кальцинированной глиной (используется с разрешения Wilson & Tennis © 2021 Portland Cement Association*)

Смесевые цементы производятся путем измельчения портландцементного клинкера или смешивания портландцемента с SCM. Смешанные цементы указаны в ASTM C1157/C1157M, ASTM C595/C595M и AASHTO M 240 и используются во всех аспектах бетонного строительства в тех же областях применения, что и портландцементы.

Как и портландцементы, смешанные цементы могут быть единственным вяжущим материалом в бетоне, или их можно использовать в сочетании с другими SCM, добавляемыми на бетонном заводе.

Альтернативные цементы

Цементно-сульфоалюминат кальция (CSA) Проект бетонного покрытия со скользящими опалубками, позволивший всего на 55 часов перекрыть развязку шоссе 71 штата Чино-Хиллз и шоссе 60 в Калифорнии © 1998 CTS Cement Manufacturing Corporation меньший углеродный след, чем у портландцемента. Примеры альтернативных цементов включают сульфоалюминат кальция (CSA) и цементы на основе алюмината кальция, геополимеры и активированную летучую золу.

Как правило, альтернативные цементы схватываются и набирают прочность быстрее, чем портландцемент, и по этой причине десятилетиями использовались в качестве ремонтных материалов. Однако, поскольку химический состав и свойства альтернативных цементов могут сильно отличаться не только от портландцемента, но и друг от друга, их нельзя заменить без понимания их характеристик. Информацию об их свойствах можно получить в Комитете 242 ACI: Альтернативные цементы.

*Источник изображения: Уилсон М.Л. и П.Д. Теннис. 2021. Проектирование и контроль бетонных смесей. 17-е издание. Ассоциация портландцемента, Скоки, Иллинойс.

Новости цементной промышленности от Global Cement

В Австралии и Новой Зеландии четыре производителя управляют в общей сложности шестью интегрированными цементными заводами, а еще 13 помольных заводов расположены в Австралии. Эта относительно небольшая региональная цементная промышленность в течение десятилетий находится на пути к еще большей устойчивости, чему ускорили некоторые заметные события последних недель.

Океания входит в число регионов, наиболее подверженных воздействию изменения климата. В Австралии, которая заняла 16-е место в Глобальном индексе климатических рисков GermanWatch за 2021 год, деструктивные изменения уже проявляются по-разному. ¹ Компания Boral сообщила о «значительном нарушении» своей деятельности в Новом Южном Уэльсе и юго-восточном Квинсленде из-за дождливой погоды ранее в 2022 году. На этот раз операционные последствия составили 17,1 млн долларов США; в будущем ожидается, что такие события будут происходить чаще и по более высокой цене.

Как австралийская цементная промышленность, так и единственный новозеландский производитель цемента, Golden Bay Cement, имеют стратегии, направленные на ограничение изменения климата ниже сценария 2°. Компания Golden Bay Cement, сократившая свои общие выбросы CO ₂ на 12% за четырехлетний период между 2018 и 2022 финансовыми годами, стремится к 2030 году достичь сокращения на 30% по сравнению с тем же базовым уровнем. Дорожная карта Австралийской федерации цементной промышленности (CIF) к 2050 г. по производству цемента и бетона с нулевым нетто-продуктивным значением предусматривает следующие направления: альтернативные цементы – 7%; замена зеленого водорода и альтернативных видов топлива – 6%; улавливание углерода – 33%; возобновляемые источники энергии, транспорт и строительные инновации – 35% и альтернативные бетоны – 13%, а остальные 6% приходится на рекарбонизацию затвердевшего бетона.

Австралия производит 5,2 млн тонн клинкера в год, при этом удельные выбросы CO ₂ составляют 791 кг/т клинкера, что на 4 % ниже среднемирового показателя в 824 кг/т. ² Обжиг производит 55% выбросов CO ₂ цемента в стране, а сжигание топлива 26%. Из оставшейся части на электроэнергию (включая 21% возобновляемых источников энергии) приходилось 12%, а на распределение — 7%. Производство цемента в Австралии имеет клинкерный коэффициент 84%, который промышленность стремится снизить до 70% к 2030 году и до 60% к 2050 году. В Новой Зеландии основной цемент Golden Bay Cement, цемент общего назначения EverSure, генерирует CO ₂ при 732 кг/т продукта. ³ Он имеет клинкерный фактор 91%, а также содержит 4% гипса и 5% добавленного известняка.

Альтернативное сырье

В настоящее время австралийские мельницы для помола цемента перерабатывают 3,3 млн т/год летучей золы и молотого гранулированного доменного шлака (GGBFS). В Южной Австралии Hallett Group планирует ввести в эксплуатацию свой новый завод по измельчению шлакоцемента в Порт-Огасте стоимостью 13,4 млн долларов США в 2023 году. Завод будет использовать местные GGBFS с нефтеперерабатывающих заводов в близлежащих Порт-Пири и Уайалла, а также летучую золу с территории бывшей электростанции в Порт-Огасте. завод, а также на 100% возобновляемые источники энергии. После ввода в эксплуатацию объект устранит региональный CO ₂ выбросы в размере 300 000 т/год с последующим увеличением до 1 млн т/год после запланированного расширения. В другом месте австралийский импортер имеет эксклюзивное лицензионное соглашение на новый дополнительный вяжущий материал на основе остатков контроля загрязнения воздуха (APCR) британской компании Innovative Ash Solutions, являющийся альтернативой пылевидной летучей золе (PFA), в то время как австралийский производитель графена First Graphene участвует в британском проекте по разработке цемента с пониженным содержанием CO ₂ , обогащенного графеном.

Компания Golden Bay Cement исследует использование обильного новозеландского вулканического пепла в производстве цемента.

Топливо и многое другое

Замещение альтернативным топливом (AF) в производстве цемента в Австралии превысило 18% в 2020 году и должно вырасти до 30% к 2030 году и до 50% к 2050 году, или 60%, включая 10% зеленого водорода. В своем недавнем отчете об обезуглероживании цементной промышленности Австралии Немецкая ассоциация цементных заводов (VDZ) отметила трудности, с которыми сталкиваются цементные заводы Австралии, конкурируя со свалками отходов. Он описал текущую политику как неадекватную для стимулирования использования AF.

Производитель цемента Adbri входит в число восьми членов общеавстралийского консорциума, который в настоящее время строит завод по производству экологически чистого водорода на газовой электростанции Torrens Island компании AGL Energy в Южной Австралии.

За Тасмановым морем компания Golden Bay Cement рассчитывает достичь 60%-го коэффициента замещения AF за счет текущих разработок в области использования старых шин и строительных древесных отходов на своем портландцементном заводе в Нортленде. Производитель запустит свой новый EcoSure с пониженным содержанием CO ₂ (699кг/т) цемента общего назначения в ноябре 2022 года. При разработке цемента EcoSure было совместно переработано 80 000 т отходов, в том числе 3 млн утильных шин. Компания говорит, что это помогло ей управлять своими затратами в условиях высоких цен на уголь.

Улавливание углерода

Поскольку улавливание углерода является самым крупным фактором на пути обезуглероживания цемента в Австралии, оно начинает реализовывать свой потенциал. Компания Calix, специализирующаяся на улавливании борала и углерода, должна завершить технико-экономическое обоснование пилотного проекта по улавливанию углерода в промышленных масштабах на цементном заводе в Берриме, Новый Южный Уэльс, в июне 2023 года9.0003

На цементном заводе Cement Australia в Гладстоне, Квинсленд, улавливание углерода будет сочетаться с производством экологически чистых углеводородов на заводе по производству угольного метанола стоимостью 150 миллионов долларов США, поставленном Mitsubishi Gas Chemical Company. С момента ввода в эксплуатацию в середине 2028 года установка будет использовать уловленные выбросы CO ₂ завода в Гладстоне и зеленый водород из местных источников для производства 100 000 т метанола в год.

В ближайшем будущем могут появиться новые установки для улавливания углерода на цементных заводах Австралии. Heidelberg Materials, совместная материнская компания Cement Australia, получила бессрочную глобальную лицензию на технологию Calix LEILAC 28 октября 2022 года. Немецкая группа заявила, что этот метод обеспечивает эффективное улавливание с минимальным воздействием на работу.

Cement Australia заявила: «Регион Гладстона является идеальным местом для развития разнообразного сектора зеленого водорода с обильными возобновляемыми источниками энергии, существующей инфраструктурой, включая портовые сооружения, и высококвалифицированной рабочей силой». приоритет для правительства Квинсленда в соответствии со Стратегией водородной промышленности Квинсленда».

Логистика

Удаленность цементных заводов в Австралии и Новой Зеландии делает логистику важной областью CO ₂ сокращение выбросов. В Австралии при производстве цемента используется смесь австралийского и импортного клинкера в соотношении 60:40, в то время как на импортный цемент приходится 5–10% местных продаж цемента в размере 11,7 млн ​​тонн в год.

Компания Fremantle Ports недавно приступила к строительству клинкерного терминала в Квинане, Западная Австралия, стоимостью 35,1 млн долларов США. Он будет поставлять клинкер на помольные заводы в штате с момента его ввода в эксплуатацию в 2024 году. Правительство штата заявило, что помимо повышения скорости и безопасности производства цемента, объект представляет «очень значительные экологические преимущества».

Заключение

Производство цемента Antipodean претерпевает устойчивые преобразования, характеризующиеся международным сотрудничеством и альянсами между отраслями.