Как снизить долю клинкера в цементе: мировой опыт и перспективы для России
Что такое клинкер в цементе? Это смесь глины и известняка, подвергшаяся обжигу при высоких температурах. После обжига клинкер в производстве цемента измельчают. Высокопрочный портландцемент ЦЕМ 0 содержит до 95–100 % клинкера. Но чаще всего в составе цемента есть и другие компоненты, влияющие на его свойства и себестоимость.
Клинкерный фактор или клинкер-цементный коэффициент — это доля клинкера в общей массе цемента. Чем ниже этот показатель, тем меньше затрачено энергии на производство цемента и тем ниже выбросы CO₂. Простыми словами, чем меньше клинкера в составе цемента, тем он экологичнее.
За счёт чего можно снизить энергозатраты на производство цемента?
Введение минеральных добавок в состав цемента
Это позволяет заместить часть клинкера без потери прочности и долговечности бетона. К тому же снижается энергоемкость помола. В качестве минеральных добавок можно использовать:
- гранулированные доменные и сталеплавильные шлаки
- зола-унос ТЭС
- природные и синтетические пуццоланы — диатомит, опока, трепел
- известняки
Увеличение доли смешанных цементов на рынке
Можно не просто заместить часть клинкера, а усилить эксплуатационные характеристики цемента за счет сбалансированного сочетания минеральных добавок, каждая из которых вносит свой дополнительный вклад в свойства. Ключевые типы по ГОСТ 31108-2020:
- ЦЕМ II/(А/В)-К — с несколькими типами минеральных добавок, которых в составе 12–35%
- ЦЕМ V/(А/В) — композиционные цементы с несколькими типами добавок, которых в составе 36–80%
Переход на раздельный помол компонентов цемента
Этот подход основан на том, что все компоненты будущей цементной смеси перемалываются раздельно, а затем смешиваются в строго просчитанных пропорциях. Раздельный помол позволяет:
- точно дозировать фракционный состав клинкера и добавок
- обеспечить равномерное распределение частиц в выгодных размерностях
- оптимизировать процесс набора прочности и долговечности бетонов
Поиск и применение альтернативных вяжущих
Альтернативные вяжущие позволяют частично или полностью заменить традиционный клинкер на менее энергоемкий. Перспективные направления:
- кальцинированные глины
- известково-пуццолановые вяжущие
- вяжущие на основе силикатов и алюминатов
Оптимизация помольного оборудования
Для этих целей используют роликовые прессы, вертикальные валковые мельницы. Это помогает добиться энергосберегающего помола и повышения реакционной способности добавок.
Мировой опыт производства и применения цементов с добавками
Использование минеральных добавок является основным инструментом снижения клинкерного фактора. По оценкам аналитиков, доля высокодобавочных цементов в мировом производстве будет расти и к 2030 году ожидается увеличение до 40–45 % от общего объёма производства цемента. Наибольший потенциал сейчас — в развивающихся странах. Это Азия, Африка, Латинская Америка. Там доступны местные добавки, а производители стремятся снизить себестоимость строительства.
Китай
После основания Народной Республики Китай в 1949 году начался стремительный рост строительной отрасли. В 1950–1970-х годах фокус был на развитии базовых технологий производства портландцемента. Однако к 1980-м годам возникла потребность в улучшении характеристик материала, что привело к активному внедрению минеральных добавок.
Ключевые причины развития в этом направлении
Промышленные отходы
Рост металлургии и энергетики создал избыток золы уноса, доменных шлаков и других побочных продуктов, которые стали использовать как добавки в составе цементов
Стандартизация
В 1990-х годах были разработаны национальные стандарты, например, GB 175, которые регламентировали состав и свойства цементов с добавками
Экологические инициативы
Снижение выбросов CO2 за счёт замены части клинкера добавками стало важным направлением государственной политики
Применение цементов с добавками в Китае
Три ущелья
При строительстве этой крупнейшей в мире плотины использовались цементы с минеральными добавками для повышения водонепроницаемости и долговечности конструкций в условиях высокого давления воды и переменчивых климатических условий.
Шанхайская башня
При возведении одного из самых высоких зданий мира применялись высокопрочные цементы с добавками, которые обеспечили необходимую несущую способность и устойчивость к ветровым нагрузкам.
Магистрали и мосты
В масштабных проектах, таких как скоростные автомагистрали и трансграничные мосты, цементы с добавками использовались для увеличения износостойкости дорожного покрытия и снижения риска образования трещин.
Подземные сооружения
В строительстве метро и других подземных объектов применялись цементы с улучшенными гидроизоляционными свойствами, что критично для эксплуатации во влажной среде.
Индия
Индия — второй по величине после Китая производитель цемента в мире. Значительную долю в общем выпуске занимают смешанные цементы, т.е. портландцементы с минеральными добавками. Это связано с национальными целями по декарбонизации строительной отрасли. Доля смешанных цементов ЦЕМ II–V в общем балансе постепенно растёт. В 2025 году на рынке цемента в Индии 71,62 % выручки приходилось именно на смешанный цемент.
Ключевые причины развития в этом направлении
Развитие стандартов в соответствии с европейскими
Крупные цементные компании, например, Ultratech, Ambuja Cement, JSW Cement, активно наращивают выпуск шлакопортландцементов ЦЕМ III и композиционных цементов ЦЕМ V. На специальных площадках отрабатываются технологии улавливания CO₂ и производства низкоуглеродных цементов. В партнёрстве с научными центрами бизнес разрабатывает новые составы и методы активации добавок.
Политика стимулирования «зелёных» закупок
На государственном уровне происходит стимулирование спроса на цементы с пониженным клинкерным фактором.
Внедрение EPD (Environmental Product Declarations) и LCR (Low Carbon Ratings) — повышение прозрачности и доверия к «зелёным» вяжущим.
Применение цементов с добавками в Индии
Автомагистрали и скоростные дороги
В рамках национальных программ развития транспортной инфраструктуры при строительстве дорог используются цементы с минеральными добавками. Благодаря высокой долговечности и устойчивости к нагрузкам шлакопортландцементы зачастую используются для строительства массивных бетонных покрытий.
Мосты и виадуки
Композиционные цементы с улучшенными показателями водостойкости и сульфатостойкости применяются при строительстве крупных мостовых переходов через реки. Примеры тому мосты через реки Ганг, Ямуна.
Метрополитены и подземные сооружения
Для строительства линий метро в Дели, Мумбаи, Бангалоре выбираются цементы с добавками, обеспечивающими повышение плотности и снижение проницаемости бетонов для защиты конструкций от грунтовых вод.
Инфраструктурные проекты в рамках «Smart Cities Mission»
«Зелёные» цементы, соответствующие экологическим стандартам, применяются при комплексной застройке в городах-участниках программы.
США
В США портландцементы с минеральными добавками начали активно внедряться в 1930–1950-х годах.
Ключевые причины развития в этом направлении
- накопление промышленных отходов — золы уноса, доменных шлаков
- потребность в более долговечных и устойчивых материалах для дорожного и гидротехнического строительства
- развитие стандартов ASTM (American Society for Testing and Materials), регламентирующих состав и свойства цементов с добавками.
Структура рынка цементов в США в наши дни выглядит примерно так:
- 60 % — обычный портландцемент без добавок
- 30 % — портландцемент с минеральными добавками
- 10% — специализированные цементы — быстротвердеющие, сульфатостойкие и др.
Применение цементов с добавками в США
Плотина Гувера, штат Невада
Плотина построена в 1931–1936 гг. При ремонтах и модернизации использовались цементы с пуццолановыми добавками и гранулированным шлаком. Это позволило повысить водонепроницаемость и долговечность конструкции, контактирующей с водой и подверженной температурным колебаниям.
Мост Золотые Ворота, Сан-Франциско
Мост был построен в 1933–1937 гг. В работах по защите опор от коррозии (из-за воздействия солёной воды и тумана) применялись бетоны на основе портландцемента с микрокремнезёмом и золой уноса. Добавки повысили плотность бетона и снизили проницаемость для хлоридов, вызывающих коррозию арматуры.
Тоннели системы метро Нью-Йорка
Для обделки тоннелей в зонах с высоким уровнем грунтовых вод использовались цементы с пуццолановыми добавками. Это обеспечило устойчивость к сульфатной агрессии и высокую водонепроницаемость.
Взлётно-посадочные полосы аэропортов
Например, в аэропорту О’Хара, Чикаго при ремонте покрытий применялись бетоны с золой уноса и микрокремнезёмом. Добавки увеличили износостойкость и сократили образование трещин от динамических нагрузок.
Небоскрёб One World Trade Center, Нью-Йорк
Небоскреб построили в 2006–2013 гг. При возведении фундамента и нижних уровней использовались высокопрочные бетоны с микрокремнезёмом и золой. Это позволило достичь класса прочности C80/95 (около 95 МПа) и обеспечить надёжность основания для 541-метровой башни.
Вьетнам
Вьетнам входит в топ-10 мировых производителей цемента, с ежегодным объёмом выпуска свыше 120 млн тонн. И значительную долю в структуре производства занимают портландцементы с минеральными добавками, т.е. смешанные цементы. И их доля продолжает увеличиваться.
Ключевые локальные производители, например, Hoang Thach Cement, Vicem, активно развивают линейку шлакопортландцементов ЦЕМ III и композиционных цементов ЦЕМ V, ориентируясь на международные стандарты EN 197-1 и требования «зелёного» строительства.
Драйверами роста являются госпрограммы, стандарты EPD (Система экологической сертификации Environmental Product Declarations — стандартизированная отчётность по жизненному циклу цемента), «зелёные» закупки, локальные сырьевые ресурсы, пилотные проекты CCUS (Carbon Capture, Utilisation and Storage — «улавливание, использование и хранение углерода»).
Применение цементов с добавками во Вьетнаме
Автомагистрали и скоростные дороги
Участки Национальной автомагистрали № 1 и новые платные трассы строятся с применением смешанных цементов. Шлакопортландцементы используются для строительства массивных бетонных покрытий из-за их высокой устойчивости к динамическим нагрузкам и воздействию влаги.
Мосты и виадуки через реки и горные участки
При строительстве мостов через реки Меконг, Донгнай, Сайгон, виадуки в горных районах Центрального Вьетнама ценятся повышенные показатели водонепроницаемости и сульфатостойкости у композиционных цементов.
Морские и портовые сооружения
Цементы с высокой плотностью и низкой проницаемостью применялись при расширении порта Хайфонг, строительства новых терминалов, волнорезов и берегоукрепительных конструкций.
Крупные гидротехнические сооружения
Благодаря стойкости к сульфатам и долговечности в водонасыщенной среде шлакопортландцементы используются в бетонах при строительстве ГЭС Хоабинь, Яли, Шонла.
Городская инфраструктура и «умные города»
В рамках национальных экологических стандартов для проектов по комплексной застройке в Хошимине, Ханое, Дананге применяются «зелёные» цементы для строительства общественных зданий, школ, больниц.
Промышленные зоны и логистические хабы
Экономичные составы с высоким содержанием шлака позволили снизить затраты на бетон без потери несущей способности при строительстве складских комплексов и заводов в индустриальных парках в Бариа-Вунгтау, Биньзыонг.
Турция
Турция — один из ведущих производителей цемента в мире, с развитой инфраструктурой и высоким спросом на строительные материалы. В последние годы в стране наблюдается устойчивый рост доли портландцементов с минеральными добавками. В наши дни доля цементов с добавками в общем объёме производства превышает 60–70 % и продолжает расти.
Ведущие производители, например, Adana Çimento, Limak Çimento, Çimentaş, активно развивают линейки высокодобавочных цементов.
Применение цементов с добавками в Турции
Автомагистрали и транспортные развязки
Речь, например, об участках автомагистрали O-5, Стамбул — Эдирне, а также новых платных дорогах. Шлакопортландцементы выбираются для строительства массивных бетонных покрытий. Они имеют высокую устойчивость к динамическим нагрузкам и воздействию влаги.
Мосты и виадуки
Это, в первую очередь, Босфорский мост и новые мостовые переходы через Мраморное и Эгейское моря. Для строительства виадуков в горных районах используются композиционные цементы с улучшенными показателями водостойкости и сульфатостойкости.
Метрополитены и подземные сооружения
Цементы с повышенной плотностью и низкой проницаемостью использовались для защиты конструкций линий метро в Стамбуле, Анкаре от грунтовых вод.
Крупные гидротехнические сооружения
Дамбы и ирригационные системы, ГЭС на реках Кызылырмак, Сакарья, Манавгат. Предпочтение отдаётся составам с замедленным тепловыделением для массивных конструкций.
Портовые и морские сооружения
Цементы с высокой плотностью и низкой проницаемостью применялись при расширении порта Амбарлы в Стамбуле, строительстве новых терминалов в Измире и Мерсине, устройстве волнорезов, причалов, берегоукрепительных конструкций.
Городская инфраструктура и «умные города»
В Турции также, как и в других странах, используются «зелёные» цементы в рамках национальных экологических стандартов. Строительство общественных зданий, школ, больниц и комплексная застройка в Стамбуле, Анкаре, Измире.
Промышленные и логистические объекты
Экономичные составы с высоким содержанием шлака позволяют снизить затраты на бетон без потери несущей способности при строительстве индустриальных парков и зоны свободной торговли, обустройстве складских комплексов, возведении заводов
Европа
В странах Европы смешанные цементы ЦЕМ II–V с минеральными добавками давно доминируют на рынке, существенно опережая по объёму выпуска чистый портландцемент ЦЕМ I. В среднем доля цементов с добавками составляет 70–85 % от общего производства. Если быть точнее, то в Германии, Нидерландах, Дании этот показатель приближается к 80–85 %, а в странах Южной Европы, например, в Испании, Италии, — около 70–75 %.
Ключевая причина — жёсткая экологическая политика Евросоюза, стимулирующая декарбонизацию строительной отрасли. Основные драйверы там — директивы и стандарты ЕС, в т.ч. EN 197-1, программы «зелёных» госзакупок, требования к низкоуглеродным стройматериалам в рамках «Зелёного курса ЕС».
Применение цементов с добавками в Европе
Автомагистрали и транспортные коридоры
Это участки автобанов в Германии — A3, A9. Для износостойких бетонных покрытий используются шлакопортландцементы. Для европейских транспортных коридоров применяются ЦЕМ III и ЦЕМ V, которые подходят для долговечных дорожных оснований.
Мосты и виадуки
Для моста через пролив Эресунн, Дания—Швеция, использовались композиционные цементы, повышающие водонепроницаемость и морозостойкость бетонов. А для виадуков и эстакад в Альпах в Австрии и Швейцарии — цементы, повышающие сульфатостойкость и снижающие общую проницаемость бетонов.
Метрополитены и подземные сооружения
Для бетонирования тоннелей метро в Лондоне, Париже, Стокгольме используется ЦЕМ IV и ЦЕМ V с низкой экзотермией (тепловыделением). А для строительства подземных паркингов и станций — цементы, повышающие плотность увеличивающие коррозионную стойкость бетонов.
Гидротехнические сооружения
Для массивных бетонных плотин ГЭС на Рейне, Дунае, Роне использовались шлакопортландцементы со сниженным тепловыделением. Для строительства дамб и берегоукрепительных конструкций вдоль Северного моря в Дании и Нидерландах — ЦЕМ III/V с повышенной сульфатостойкостью.
Портовые и морские сооружения
При расширении порта Роттердам в Нидерландах применяли композиционные цементы для причалов и волнорезов. Для строительства терминалов и молов в Гамбурге, Антверпене — цементы, повышающие плотность и снижающие проницаемость бетонов.
«Зелёные» и энергоэффективные здания
«Низкоуглеродные» ЦЕМ V используются при строительстве жилых кварталов и бизнес-парков в рамках программы CEPN — Circular Economy Pilot Networks. В Германии и Финляндия из них строят энергоэффективные школы и больницы.
Объекты олимпийского и выставочного назначения
Смешанные цементы широко применялись для строительства стадионов, транспортных узлов и прочей инфраструктуры Олимпийских игр в Лондоне 2012-го года. В Мюнхене и Барселоне использовались экологичные составы с сертификацией EPD для возведения выставочных комплексов и конгресс-центров.
Россия
В России процесс распространения цементов с минеральными добавками происходит медленнее, чем в других странах. Доля смешанных цементов ЦЕМ II–V в нашей стране пока составляет около 30–40 %. Хотя и демонстрирует устойчивую тенденцию к росту.
Дальнейшее развитие цементной отрасли в России целесообразно проводить с оглядкой на мировой опыт и ключевые тенденции. Так можно повысить конкурентоспособность отечественной строительной индустрии за счёт использования современных, экономичных и экологичных материалов.
Факторы, которые окажут влияние на увеличение доли смешанных цементов в России
Нормативно-техническая база
Гармонизация стандартов EN 197-1 и Российских ГОСТов, требований к экологической отчётности EPD, LCA. Мы можем адаптировать российские стандарты и производственные процессы под перспективные технологии, опробованные в мире.
Государственная поддержка
Программы декарбонизации, «зелёные» закупки, финансирование НИОКР — научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
Индустриально-научные партнёрства
Совместная работа цементных компаний с НИИ — научно-исследовательскими институтами — по разработке новых составов и методов контроля качества. В результате удастся сократить энергоёмкость производства и снизить себестоимость строительства.
Развитие сертификации и маркировки
«Низкоуглеродная» продукция требует своей сертификации.
Доступность местных сырьевых ресурсов
Организация бесперебойных поставок минеральных добавок.
