УДК 691
Строительная химия периодической системы Д.И. Менделеева. Поверхностно-активные гидрофильные вещества и электролиты в бетонах
А.Б. Тринкер, д.т.н.
Аннотация: 2019 объявлен международным годом периодической системы элементов великого отечественного учёного Д.И. Менделеева. 70 лет назад в Москве началась «Эра всемирной химизации в строительстве», началось производство и применение первого в мире пластификатора (поверхностно-активное вещество ПАВ) для бетона названное ССБ (сульфитно-спиртовая барда, сульфитный щёлок). ССБ многотоннажные отходы производства целлюлозно-бумажных комбинатов (ЦБК), затем комплексных добавок: ССБ и электролитов. В 1969 году был применён модифицированный пластификатор СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка). ПАВ на основе лигносульфонатов – отечественные первые в мире добавки самые дешёвые, универсальные, безвредные, всепогодные, пригодны для всех видов цементов, для монолитного и сборного строительства из раствора и бетона, для тяжёлого и легкого бетона и железобетона без ограничений, в диапазоне применения от жёстких смесей 20-60 секунд до литых 24-26 см осадки стандартного конуса, одновременно повышают: прочность, плотность, морозостойкость, водонепроницаемость, долговечность, защищают от коррозии, и экономят цемент и топливо, а также улучшают Экологию и безопастность регионов, были проверены Временем в течении 70 лет. В ХХ1 веке можно очень выгодно экспортировать лигносульфонаты во все страны Мира.
Ключевые слова: поверхностно-активное вещество ПАВ, пластификатор для цемента и бетона, лигносульфонаты технические, экология, энергосбережение, экономика, полимеры, формальдегиды, нафталины, меламины, фенилы.
2019 год станет международным годом Периодической таблицы химических элементов, так мировое научное сообщество отметит 150-летие открытия Периодического закона химических элементов великим русским учёным Д.И. Менделеевым в 1869 году.
В «Письмах о заводах» Д.И. Менделеев (1885) написал о перспективах применения цемента и бетона в России и доказал высокую прибыльность и научно-технический прогресс, по сравнению с традиционными материалами из дерева и кирпича. Д.И. Менделеев пророчески представил преимущества применения цемента и бетона: быстрота возведения, прочность и долговечность построек, высокая степень огнестойкости.
За истекшие 150 лет достижения отечественных продолжателей трудов великого Д.И. Менделеева были успешно применены в различных отраслях индустрии России, ученики Д.И. Менделеева создали новые материалы и технологии, эффективно применяемые в ХХ1 веке во всём Мире.
До 1963 года все высотные сооружения во всём Мире строили только из металлоконструкций: башня Эйфеля, башня Шухова, стандартные типовые небоскрёбы Нью-Йорка. Однако, архитектурно-однотипные и стандартизованные металлоконструкции, высокая их стоимость и жаро-нестойкость, обязательное регулярное нанесение защитного от коррозии покрытия (Эйфелеву башню красят каждые 7-9 лет) значительно удорожали железные сооружения.
В 1958 году в Москве на Воробьёвых горах (рядом с МГУ) был построен метромост, бетон которого сразу начал разваливаться, так как были применены непроверенные химические добавки на основе хлоридов (Ф.М. Иванов, В.Г. Батраков НИИЖБ; В.Б. Ратинов МАДИ), ремонт моста был самый длительный и самый дорогостоящий в истории строительства (завершён только в 2003 году), с возведением второго-дублирующего обводного моста и последующей его разборкой. Поэтому в 1963 году все 500 строителей-учёных нашей страны категорически отказались заниматься проектированием бетона для самого высокого в мире и самого первого в мире сооружения из железобетона - Останкинской телебашни.
Примером всем служит уникальный Бетон Останкинской телебашни: особоморозостойкий, сверхпрочный, супердолговечный, антикавитационный, водонепроницаемый под давлением, жаростойкий, который противостоит - морозу, солнцу, ветру, дождям, засухам, и дополнительно непредвиденному пожару с температурой 1000 градусов Цельсия (в 2000 году) на космической высоте 300-420 метров. Огромные габариты железобетонного ствола башни и постоянные штормовые и ураганные ветровые нагрузки это опасный фактор риска при возведении и эксплуатации подобных сооружений, однако все эти проблемы были предусмотрены заранее, и успешно решены отечественными строителями: применением химических добавок пластификаторов ССБ из лигносульфонатов, проектированием бетона по специальной экспресс-методике учёного к.т.н. Б.Д.Тринкера (1914-2004) и непрерывным контролем качества (мониторингом) на всех постах. Б.Д. Тринкер в 1939 году защитил диплом с отличием в Менделеевском университете (Рис.1) по строительной химии.
Рис.1. Первая научная работа по исследованию химических добавок: диплом с отличием Менделеевского университета посвящённый созданию первого в мире пластификатора для цемента и бетона, 1939 год.
После успешного и скоростного возведения в 1967 году, Останкинское железобетонное сооружение открыло эпоху применения Бетона для небоскрёбов во всём Мире.
Удивительны 3 факта:
1. полное отсутствие иностранных «специалистов», иностранных технологий, механизмов и материалов, при проектировании и строительстве,
2. отсутствие заборов вокруг строительства в 1963-1967,
3. поверхность бетона Останкинской башни никогда не красили.
Показателем уникальной прочности бетона Останкино с лигносульфонатами является «натурное испытание» в 1967 году: при монтаже 20-тонных царг стальной антенны, одна царга вывернулась с 460-метровой высоты, ударив по бетонной опоре, царга ушла в землю. Никто не пострадал, на поверхности бетона опоры осталась царапина, которую вскоре смыло дождями.
Комплекс предварительных научно-исследовательских и опытных работ выполнил к.т.н. Б.Д. Тринкер с 1947 года на строительствах морских и океанских портов в Находке, Калининграде, Севастополе, то есть в разных климатических условиях и при различных концентрациях агрессивных солёных сред, показал эффективность и долговечность бетонов с лигносульфонатами. В 1951 году утверждена первая Инструкция по применению первого поверхностно-активного вещества ПАВ – ССБ из лигносульфонатов, по которой было изготовлено 4 миллиона кубометров бетона. Следующие поколения очищенных от примесей лигносульфонатов: СДБ (1970 год), ЛСТ (1980 год), и модифицированного суперпластификатора ЛТМ (1985 год) созданных во ВНИПИ Теплопроект Минмонтажспецстроя СССР позволили обеспечить почти 95% химизащию строительства в СССР.
В 1974 году в НИИЖБ Госстроя СССР впервые привезли из Германии (университет Гейдельберг) «Мельмент» (Melment) названный «супер-пластификатор», на основе нафталино-формальдегидных полимеров. Полученный в результате масс-спектрометрии в институте ВНИИОПИК состав позволил сделать «С-3» - аналог «Мельмента» но с добавкой отечественной СДБ. В 1980 году из Японии привезли «Майти», основа меламино-формальдегиды, который потом превратили во ВНИИЖелезобетоне в «10-03». В начале ХХ1 века увеличился поток заграничных «супер-пластификаторов» на основе нафталинов, меламинов, формальдегидов, фенилов, карбоксилатов, полиарилов, и мн. др. вредных для здоровья веществ. Отличия в стоимости: все иностранные на несколько порядков (!) дороже отечественных лигносульфонатов.
В «Списке первоисточников» полный комплекс в течении 70 лет всех научно-исследовательских и полно-масштабных производственных работ по применению ПАВ из лигносульфонатов во всех строительных Министерствах и ведомствах СССР: Госстрой, Минэнерго, Минмонтажспецстрой, Минсредмаш, Минпромстрой, Минтяжстрой, Минхимпром, Главмоспромстройматериалы, Главмосстрой (ДСК), Главмосинжстрой, Метрострой, при строительствах высотных (ГЭС, АЭС, ТЭЦ, ГРЭС), подземных (шахты калийных месторождений Урала, буронабивные сваи Загорской ГАЭС, тоннели метро), подводных, специальных сооружений, в жилищном строительстве, для монолитных и сборных конструкций и сооружений, из бетона тяжёлого, лёгкого, пенобетона, полимерсиликатного, для всех технологий (агрегато-поточные, конвейерные, кассетные, торкрет, набрызг-бетон), во всём диапазоне температур ТВО (от сокращённых 4-5 часов, до стандартных) и всех технологиях прогрева и обогрева, при всех подвижностях бетонной смеси (от литой 24-26 см. осадки стандартного конуса до жёсткости 40-60 сек.), для всепогодного строительства (от минус 55 градусов Цельсия до плюс 55 градусов Цельсия). Причём, одновременно с улучшением экологии регионов, утилизацией многотоннажных отходов.
Уникальные свойста отечественных лигносульфонатов многотоннажных отходов ЦБК, позволяют рекомендовать иностранным фирмам применять Российские химические добавки ПАВ для бетонов, так как они имеют универсальные свойста, проверены для всех климатических условий Земли, пригодны для применения в любых видах и технологиях монолитного и сборного строительства, для любых режимов тепловой обработки, технологичны, неприхотливы, длительное время хранящиеся, и самые дешёвые из всех видов добавок в Мире. Научно-техническая школа Б.Д. Тринкера в течении 70 лет успешно доказала: лигносульфонаты России – замечательный перспективный и выгодный продукт экспорта.
Список выборочных первоисточников:
Superficially active agent lignosulphonate in cement and concrete
1. Номер патента 87043: „Способ приготовления пластимента для бетонов и катализатора для размола цементного клинкера“, заявлено 24.12.1948, oпубликовано: 01.01.1950, Б.Д. Тринкер. «Предметом изобретения является способ приготовления пластимента, применяемого в качестве пластификатора для бетонов или в качестве катализатора для размола цементного клинкера».
2. Тринкер Б.Д. Из опыта производства и применения пластичного цемента. Министерство строительства предприятий машиностроения СССР, НИИ по строительству, Москва, Машстройиздат, 1950, 12 стр.
3. Шестопёров С.В. (МАДИ), Тринкер Б.Д. (НИИ-200), Стольников В.В. Гинзбург Ц.Г. (ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева), под редакцией Скрамтаева Б.Г. (НИИЖБ), ИНСТРУКЦИЯ по изготовлению бетона с применением пластифицированного цемента или обычного цемента с добавкой на месте работ концентратов сульфитно-спиртовой барды ССБ, ИМ-202-51 , Государственный комитет Совета Министров СССР по делам строительства, Москва, издательство литературы по строительству и архитектуре, 1951, 18 стр.
4. Тринкер Б.Д. Применение пластифицированного цемента и пластифицирующих добавок к бетону, Министерство строительства машиностроения СССР, НИИС, издательство по строительству и архитектуре, Москва – Ленинград, 1952, 60 стр.
5. Тринкер Б.Д. Влияние поверхностноактивных веществ и электролитов на процессы твердения и морозостойкость бетона, автореферат диссертации, научный руководитель В.Н.Юнг, МХТИ им.Д.И.Менделеева, Москва, 1955, 22 стр.
6. Тринкер Б.Д. Руководство по проектированию и подбору состава гидротехнического и обычного бетона, Министерство строительства РСФСР, Техническое управлении, НИИС, Москва, 1957, 52 стр.
7. Тринкер Б.Д. Нарастание во времени прочности растворов и бетонов при добавке поверхностно-активных веществ и электролитов, Исследования. Бетоны и растворы, сборник Трудов, Москва, Госстройиздат, 1957, cтр. 73-112.
8. Юнг В.Н., Тринкер Б.Д. Поверхностно-активные гидрофильные вещества и электролиты в бетонах, Под редакцией члена-корреспондента Академии строительства и архитектуры СССР Ю.М. Бутта, Министерство строительства РСФСР, НИИС, Москва, Госстройиздат, 1960, 166 стр.
9. Тринкер Б.Д. Указания по выбору состава бетона и бетонированию железобетонной башни Московской радиопередающей станции телевидения высотой 520 м, МСН 49-64 / ГМСС СССР, Утверждено 28/V 1964 год / Государственный производственный комитет по монтажным и специальным строительным работам СССР, Москва, 1963, 60 стр.
10. Тринкер Б.Д., Вопросы повышения долговечности железобетонных оболочек башенных градирен, труды координационных совещаний по гидротехнике, стр. 221-232, выпуск 44, Ленинград, 1968, Минэнерго СССР, Главтехстройпроект, ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева.
11. Тринкер Б.Д. (ВНИПИ Теплопроект), Медведев В.М., Иванов Ф.М. (НИИЖБ), Шестопёров С.В. (МАДИ), Стольников В.В., Гинзбург Ц.Г. (ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева), Малинин Ю.С. (НИИЦемент), Указания по применению бетона с добавкой концентратов сульфитно-дрожжевой бражки СДБ, СН 406-70 , Стройиздат, Москва, 1970, 18 стр.
12. Шестоперов С.В.,Тринкер Б.Д. Опыт применения пластификаторов и пластифицированных цементов при производстве сборных железобетонных изделий, Пути снижения расхода цемента в промышленности сборного железобетона, МДНТП им. Ф. Э. Дзержинского, 1970, Москва.
13. Тринкер Б.Д., Феднер, Л.А., Тарнаруцкий Г.М. Тепловая обработка изделий, изготовляемых из пластифицированного бетона, Тепловая обработка бетона, Москва, МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского, 1973.
14. Тринкер Б.Д. Химические добавки в бетон с целью экономии цемента и сокращения продолжительности тепловой обработки, Промышленность сборного железобетона, выпуск 3, 1975, Москва, 50 стр.
15. Тринкер Б.Д. и большая группа участников. Руководство по применению химических добавок к бетону, НИИЖБ Госстроя СССР, Москва, Стройиздат, 66 стр., 1975.
16. Тринкер Б.Д., Жиц Г.Н., Тринкер А.Б. Эффективность применения химических добавок. Сборник трудов Пути снижения материальных и трудовых затрат в промышленности сборного железобетона, МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского, 1976.
17. Тринкер Б.Д. Химизация технологии бетона и железобетона». Сборник трудов Специальные бетоны и защита строительных конструкций от коррозии, ВНИПИ Теплопроект, вып. 44, 1977, Москва.
18. Тринкер Б.Д., Жиц Г.Н., Тринкер А.Б. Эффективность применения комплексных добавок из ПАВ и электролитов. Журнал «Бетон и железобетон», 1977, № 10, стр. 12-13, Москва.
19. Иванов Ф.М., Ратинов В.Б., Тринкер Б.Д. Практический опыт и перспективы применения химических добавок для повышения качества бетона, в книге «Тезисы докладов VIII Всесоюзной конференции по-бетону и железобетону», Москва, Стройиздат, 1977.
20. Тринкер Б.Д. Сравнительные исследования эффективности химических добавок. Применение химических добавок в технологии бетона, МДНТП, Москва, Знание, 1980, стр. 81-89.
21. Чумаков Ю.М., Тринкер Б.Д., Демина Г.Г., Маньковская Г.Н., Тринкер А.Б. Влияние суперпластификаторов на свойства бетона. Журнал «Бетон и железобетон», № 10, 1980, Москва.
22. Тринкер Б.Д. (ВНИПИ Теплопроект), Тринкер А.Б. (Гидроспецпроект) и др. Руководство по применению химических добавок в бетоне, Москва, НИИЖБ Госстроя СССР, Стройиздат, 80 стр., 1981.
23. Тринкер Б.Д. Теоретические и экспериментальные исследования влияния поверхностно-активных веществ и электролитов на свойства бетона, Сборник трудов Конструкция и строительство специальных сооружений. Труды ВНИПИ Теплопроект, 1982, Москва.
24. Тринкер А.Б. Применение Суперпластификаторов для приготовления бетона специальных высотных сооружений возводимых в скользящей опалубке. Журнал Строительство Тепловых электростанций, Москва, № 10, 1982, стр. 6 – 9.
25. Тринкер А.Б. Опыт применения Суперпластификаторов. Журнал Строительство Атомных электростанций, Москва, № 2, 1983, стр. 14 – 17.
26. Тринкер А.Б. Применение Единой Системы Бетонирования высотных дымовых труб, тезисы докладов Всесоюзной Конференции Современные проблемы разработки, проектирования, возведения и эксплуатации монолитных железобетонных труб, ВДНХ СССР, 1983, стр. 22 – 25.
26. Тринкер А.Б. Единая система скоростного бетонирования высотных сооружений. Журнал «Бетон и железобетон», Москва, № 12, 1983, стр. 20 – 21.
27. Патуроев В.В., Тринкер Б.Д. Рекомендации по изготовлению и применению изделий и конструкций из полимерсиликатного бетона, НИИЖБ Госстроя СССР, Стройиздат, Москва, 1985, стр. 1-44.
28. Тринкер А.Б. Механизация производства бетонных работ и улучшение качества приготовления бетонных смесей. Журнал «Специальные строительные работы», № 1, 1986, стр. 10 – 13.
29. Тринкер А.Б. Исследования свойств бетонов с добавками суперпластификаторов: модифицированных лигносульфонатов технических, «Специальные Бетоны и сооружения», сборник трудов ВНИПИ Теплопроект ММСС СССР, 1986, стр. 6 – 11.
30. Тринкер Б.Д., Демина Г.Г., Лазутина Г.В., Жиц Г.Н., Тринкер А.Б. Руководство по применению химических добавок к бетону при возведении специальных высотных и других сооружений и производстве сборных железобетонных изделий, Министерство монтажных и специальных строительных работ СССР, Главтепломонтаж, Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт «Теплопроект», Москва 1987, стр. 1-61.
31. Тринкер Б.Д., Тринкер А.Б., Чирков Ю.Б. Рекомендации по применению суперпластификатора ЛТМ в бетоне и железобетоне, Москва, 1987, Госстрой СССР, ЦНИИОМТП, стр. 1 – 30.
32. Тринкер А.Б. Технология применения суперпластификатора ЛТМ. Журнал «Промышленность строительных материалов Москвы», № 3, 1987, стр. 9 – 11.
33. Тринкер А.Б. Опыт применения супер-ЛТМ в промышленности Главмоспромстройматериалов, сборник трудов «Всесоюзная конференция по строительству в Казани», 1987.
34. Тринкер А.Б. Уникальная по мощности установка. Газета «Ударная стройка», Главмосстрой Мосстройкомитета, ДСК №1, 2.03.1988, стр. 1.
35. Тринкер А.Б. Опыт применения суперпластификатора при изготовлении строительных конструкций. Журнал «Специальные строительные работы», № 7, 1988, стр. 7 – 12.
36. Тринкер Б.Д., Уздин Г.Д., Тринкер А.Б., Чирков Ю.Б. Опыт применения полифункционального пластификатора ЛТМ. Журнал «Бетон и железобетон», 1989, № 4, стр. 4-5, Москва.
37. Тринкер А.Б. Расширение области применения добавки ЛТМ. Журнал «Промышленность строительных материалов Москвы», № 3, 1989, стр. 14 – 17.
38. Тринкер Б.Д., Садакова В.Н., Кокин А.А. Полимерсиликатные бетоны для сборных и монолитных конструкций и сооружений. Журнал «Специальные строительные работы», ММСС СССР, Москва, № 2, 1990, стр. 18-23.
39. Тринкер Б.Д., Кремнев Г.С., Луценко А.А. Полимерцементный бетон — свойства и применение. Журнал «Специальные строительные работы», ММСС СССР, Москва, № 2, 1990, стр. 30-34.
40. Тринкер Б.Д., Тринкер А.Б. Надёжность и Долговечность высотных сооружений из монолитного железобетона. Журнал «Монтажные и специальные работы в строительстве», Москва, № 11, 1992, стр. 19 – 22.
41. Тринкер А.Б. Волшебная добавка ЛТМ, газета «Строительная газета», Москва, № 295, 24.12.1988, стр. 2.
42. Тринкер А.Б. Не ждать века грядущего. Газета «Лесная промышленность», Москва, 16.12.1989, стр. 2.
43. Тринкер Б.Д. Полимерцементный бетон - свойства и применение. Журнал «Специальные строительные работы», ММСС СССР, Москва, № 2, 1990, стр. 30-34.
44. Тринкер А.Б. Эффективные полифункциональные добавки на основе отходов производства для пластифицирования бетонов. Журнал «Специальные строительные бетоны», Москва, № 5, 1992, стр. 10 – 21.
45. Тринкер А.Б. Экономия цемента в сборном и монолитном бетоне и железобетоне применение пластификаторов. Журнал «Строительные материалы», Москва, № 12, 1992, стр. 17 – 19.
46. Тринкер А.Б. Невозможно применять бетон без химических добавок. Журнал «Технологии бетонов», № 1, 2013, стр. 36-38.
47. Тринкер А.Б. Памяти Московских строителей, «Исторический вестник» Российского Химико-Технологического Университета им. Д.И. Менделеева, № 29, 2009, стр.29-32.
48. Тринкер А.Б. ВНИПИ Теплопроект – символ прогресса науки. Сборник трудов 1V международного конгресса «Новые направления в области теплотехнического строительства», Москва, 2013, стр. 287-290.
49. Тринкер А.Б. Юбиляры отрасли, к 100-летию со дня рождения Б.Д. Тринкера,
журнал «Строительные материалы» № 1-2, 2014, стр. 115.
50. Сивков С.П. Что общего между Останкинской телебашней и РХТУ им. Д.И. Менделеева? РХТУ им.Д.И.Менделеева, 31.10.2017.
51. Тринкер А.Б. Проверена временем, «Строительная газета» № 44, 10 ноября 2017, стр. 11.
52. Тринкер А.Б. Практическое бетоноведение. Вопросы и ответы, монография, издательство «Ламберт», ISBN: 978-613-9-82255-3, 2018, 170 стр.
53. Тринкер А.Б. «С каждым годом всё прочней: уникальный всепогодный жаростойкий бетон Останкинской башни», WorldBuild365, 25.06.2018.
Справка: Книгу «Поверхностно-активные гидрофильные вещества и электролиты в бетонах» написал лично к.т.н. Б.Д. Тринкер (ВНИПИ Теплопроект Минмонтажспецстроя СССР) по результатам своих личных работ в Сибири и на Дальнем Востоке, и опубликовал в 1960 году, а в 1955 году д.т.н. В.Н. Юнг (МХТИ им. Д.И.Менделеева) умер, но в память о великом отечественном учёном Б.Д. Тринкер поставил В.Н. Юнга на первое место проявив высшее благородство (Рис.2).
Рис.2. Титул книги «Поверхностно-активные гидрофильные вещества и электролиты в бетонах»
Construction chemistry of periodic Mendeleev's system. Surface-active hydrophilic substances and electrolytes in concrete
A.B.Trinker, Dr.Sci.Tech.
Abstract: 2019 it is announced international year of periodic system of elements of the great domestic scientist D.I. Mendeleyev.
70 years ago in Moscow the "era the global chemicalixation in construction" has begun, production and use of the first-ever softener (surfactant surfactant) for concrete called CoB has begun (sulphitic and alcohol the bard, sulphitic chinks). CoB large-tonnage production wastes of the pulp and paper mills (PPM), then complex additives: CoB and electrolytes. In 1969 the modified softener SBDB (sulphitic and barmy distiller's beer) has been applied. Surfactant on the basis of lignosulfonat – domestic first in the world additives the cheapest, universal, harmless, all-weather, are suitable for all types of cements, for monolithic and combined construction from solution and concrete, for heavy and light concrete and reinforced concrete without restrictions, in the application range from rigid mixes of 20-60 seconds to cast 24-26 cm of draft of a standard cone, at the same time raise: durability, density, frost resistance, water tightness, durability, protect from corrosion, and save cement and fuel and also improve Ecology and safety of regions. Have successfully been checked by Time within 70 years. In ХХ1 a century it is possible to export lignosulfonats to all countries of World very favourably.
Keywords: surfactant surfactant, softener for cement and concrete, lignosulfonata technical, ecology, energy saving, economy, polymers, formaldehydes, naftalina, melamines, fenils.
© А.Б.Тринкер, 2019.
29.01.2019