Использование золы-уноса в производстве бетона

Цемент — самый дорогой компонент бетонной смеси. Его доля в себестоимости может достигать 40–50%, поэтому каждый производитель ищет способы снизить расход вяжущего без потери качества. Один из таких способов — использование золы-уноса, техногенного материала, который при грамотном подходе становится не отходом, а полноценным сырьем.

Что такое зола-уноса

Зола-уноса (летучая зола) — это тонкодисперсный порошок, улавливаемый из дымовых газов при сжигании угля на тепловых электростанциях. Она состоит преимущественно из сферических стекловидных частиц и обладает пуццолановыми свойствами — способностью реагировать с известью, образуя дополнительные прочные соединения.

ГОСТ 25818-2025 относит золу-уноса сухого отбора к материалам, которые могут применяться при изготовлении тяжелых, легких и ячеистых бетонов, строительных растворов и сухих смесей. Нормативный документ также допускает ее использование в качестве тонкомолотой добавки для жаростойких бетонов и минеральных вяжущих для укрепленных грунтов в дорожном строительстве.

Как зола работает в бетонной смеси

В портландцементе при гидратации образуется «свободная» известь. Если в смеси есть зола-уноса, известь вступает с ней в реакцию. В результате образуется дополнительное вяжущее вещество, которое делает бетон плотнее, прочнее и долговечнее. Это снижает риск образования пор и трещин, а также повышает устойчивость бетона к воздействию сульфатов и коррозии арматуры.

Кроме химической реакции, мелкие частицы летучей золы выполняют еще одну функцию: они заполняют пустоты между зернами цемента и заполнителей. Это улучшает удобоукладываемость смеси и снижает водопотребность, что особенно важно при производстве товарного бетона.

Виды золы-уноса

Существует два основных вида золы-уноса, которые различаются по составу и свойствам:

• Кремнеземная зола-уноса содержит не менее 25% активного SiO₂, обладает пуццолановыми свойствами. Используется в общестроительных цементах (типы ЦЕМ II и ЦЕМ IV).
• Кальциевая зола-уноса содержит активный CaO (не менее 10%), проявляет гидравлические свойства. Может использоваться в цементах типов ЦЕМ II и ЦЕМ IV.

Согласно ГОСТ 31108-2020, для цементов типов ЦЕМ II и ЦЕМ IV допускается как кислая, так и основная зола, а для ЦЕМ V применяется только кислая.

Экономический эффект

Применение золы-уноса дает экономию по трем направлениям:

1. Снижение расхода цемента в бетоне. Технолог заменяет часть цемента золой без потери проектной прочности и подвижности.
2. Снижение доли клинкера в цементе. Зола используется как минеральная добавка в составе общестроительных цементов.
3. Управляемость рецептурой. Зола уплотняет структуру, влияет на удобоукладываемость и помогает создать конкурентный состав.

Например, в стандартной рецептуре на 1 м³ бетона использовалось 300 кг цемента. После лабораторного подбора удалось заменить 10% цемента золой — это минус 30 кг цемента на каждый куб. На объеме 10 000 м³ в месяц экономия составит 300 тонн цемента, который не нужно закупать.

Но экономия возникает не автоматически. Чтобы использование золы-уноса приносило прибыль, важно контролировать:

• сколько цемента удалось убрать из рецептуры;
• стоимость золы с доставкой и хранением;
• изменение дозировки химических добавок (если пластификатора требуется больше, это увеличивает себестоимость);
• изменение набора прочности (если ранняя прочность снижается, могут пострадать сроки распалубки).

Зола-уноса дает выгоду только в том случае, если после лабораторного подбора и производственных испытаний 1 м³ бетона становится дешевле без потери качества.

Качество золы: риски и возможности

Снижать себестоимость помогает только та зола, чье качество стабильно. У разных источников материал может отличаться по:

• дисперсности (удельной поверхности);
• влажности;
• содержанию несгоревшего углерода (потери при прокаливании).

По ГОСТ 25818-2017 допускается применение золы с удельной поверхностью менее 250 м²/кг только после предварительного домола. Потери при прокаливании не должны превышать 5% по массе (до 7% — с указанием на упаковке).

Даже хорошая по составу зола создаст проблемы, если каждая поставка ведет себя по-разному. Технологу придется постоянно корректировать рецептуру, а экономия будет уходить на перенастройку состава. Поэтому надежный поставщик важнее минимальной цены за тонну. Пример комплексного подхода к организации производства с использованием золы-уноса — проект нашей компании в США, где была спроектирована и запущена линия производства золы-уноса производительностью 35 т/ч.

Технические требования на бетоносмесительной установке

Чтобы работать с золой-уноса, на БСУ нужно организовать отдельный узел :

• Силос или закрытая емкость хранения. Золу нужно защищать от влаги и конденсата. При намокании она слеживается, хуже выгружается и подается в смеситель неравномерно.
• Фильтры и аспирация. Зола — тонкодисперсный материал, при загрузке, хранении и подаче важно контролировать пыль и давление в силосе.
• Отдельный тракт подачи. Золу нельзя подавать вместе с другими порошковыми материалами — нужен свой шнек, пневмотранспорт или другая схема подачи.
• Точное дозирование. Дозатор должен быть откалиброван под конкретный материал. Если фактический расход отличается от заданного, расчет рецептуры теряет смысл.
• Интеграция в АСУ БСУ. Зола должна быть заведена в рецептуры как отдельный компонент с учетом расхода по партиям и фиксацией фактической дозировки.

Вывод

Применение золы-уноса в производстве бетона — это реальный способ снизить себестоимость без потери качества, но только при системном подходе: лабораторном подборе рецептуры, контроле качества сырья и точном дозировании. Относиться к золе как к дешевому заменителю цемента — значит потерять экономию. Работать с ней как с полноценным компонентом — значит получить конкурентное преимущество.