Подбор состава бетона: гравий, щебень

В данной статье мы исследуем вопрос влияния характеристик крупного заполнителя на стоимость бетона, в предыдущей статье мы определили, что характеристики песка (за основу был взят модуль крупности) незначительно изменяют стоимость бетона (при условии, что менее крупный песок стоит дешевле). В основе расчета состава бетона лежит метод абсолютных объемов и, по большей части, все результаты следует воспринимать скорее как демонстрационные, нежели как руководство к действию.

Итак, напомним, что для того, чтобы сделать бетон необходимо иметь четыре компонента: крупный заполнитель (гравий или щебень), мелкий заполнитель (песок), вяжущее вещество (цемент) и вода. Все эти компоненты нужно собрать в правильном весовом соотношении (сделать подбор состава бетона) и подождать некоторое количество времени для застывания бетонной смеси.

Каждый из компонентов имеет свои характеристики, которые, так или иначе, влияют на стоимость конечной продукции – бетонной конструкции. Характеристики крупного заполнителя: тип и наибольшая крупность. К типу относятся: гравий или щебень, а наибольшая крупность определяется по максимальному размеру зерен и фракционному составу крупного заполнителя. Гравий представляет собой частицы горных пород, разрушенных естественных путем. Они имеют гладкую округлую форму. Щебень представляет собой также частицы горных пород, полученных, однако, механическим дроблением, в силу чего, они обладают шероховатостью и наличием большого количества острых углов. Для использования гравия или щебня в качестве крупного заполнителя важно знать их прочность и морозостойкость. Прочность должна в полтора-два раза превышать требуемую прочность бетона – из-за того, что горная порода обладает большей упругостью по сравнению с цементным камнем, что приводит к большим напряжениям. Адгезия (сцепление) цементного камня с щебнем намного сильнее, чем с гравием, причиной чего является гладкая форма гравия (цемент хуже цепляется). В расчет состава бетона адгезия входит через параметр качества A, значения которого лежат в диапазоне от 0,55 до 0,65.

Из-за большего количества различных форм зерен, к щебню предъявляются более высокие требования – нормированность лещадных зерен. Их процентное содержание не должно превышать установленных пороговых значений (в зависимости от группы: 10%, 15%, 25%, 35%, 50% - наихудшая). В то же время, гравий в качестве крупного заполнителя должен иметь соответствующую «чистоту» - количество примесей (пыли, иловатых и глинистых частиц) не должно превышать 1%.

Согласно ГОСТ гравий и щебень выпускают в виде следующих основных фракций: от 5(3) до 10 мм, св. 10 до 20 мм, св. 20 до 40 мм, св. 40 до 80 (70) мм. В соответствии с данной номенклатурой мы и проведем расчет стоимости бетона для каждой.

Фиксируем исходные данные: параметры бетона, цемента, песка.

Бетон:

класс бетона по прочности на сжатие B25
марка бетонной смеси по удобоукладываемости П3 (10-15)

Цемент:

вид и марка ПЦ 500 Д0
активность (кгс/см2) 49,0
нормальная густота (%) 26
истинная плотность (г/см3) 3,1
стоимость (1 т) 3800 руб

Песок:

истинная плотность (г/см3) 2,66
модуль крупности Мкр 2,0
насыпная плотность (г/см3) 1,56
стоимость (1 т) 255 руб

 

При расчете состава бетона методом абсолютных объемов считаем, что у нас имеются обычные рядовые заполнители, что даст значение коэффициента А в формуле для расчета водоцементного отношения – 0,6 и водоцементное отношение В/Ц = 0,588. В итоге, имеем следующие данные:

Гравий, мм

Расход гравия, кг/м3

Расход песка, кг/м3

Расход воды, л/м3

Расход цемента, кг/м3

Стоимость, р/м3

3 – 10 1368 374 215 366 2991
5 – 20 1368 415 205 349 2937
20 – 40 1368 477 190 323 2854
40 - 70 1368 519 180 306 2800

 

Щебень, мм

Расход щебня, кг/м3

Расход песка, кг/м3

Расход воды, л/м3

Расход цемента, кг/м3

Стоимость, 1м3

3 – 10 1168 542 225 383 3054
5 – 20 1168 584 215 366 3000
20 – 40 1168 646 200 340 2917
40 - 70 1168 687 190 323 2863

 

При расчетах стоимости мы взяли среднюю стоимость гравия – 1100 руб/т, средняя стоимость щебня – 1250 руб/т

Мы видим, что по результатам расчетов использование гравия экономически более оправдано – мы можем получить порядка 200 рублей экономии на 1 м3, при условии, что другие характеристики не пострадают – в частности, гравий имеет смысл применять лишь в низко- и среднепрочных бетонах (классом не более B35), поскольку адгезионные свойства у гравия значительно хуже, чем у щебня. По результатам расчетов видно, что расход цемента можно уменьшить примерно на 20% только за счет изменения свойств крупного заполнителя – применение гравия крупной фракции не всегда возможно (нужно учитывать как размеры бетонной конструкции, так и расстояние между элементами арматуры).

Комментарии закрыты.