Рост прочности бетона во времени: экономия цемента

Как сделать самый дешевый бетон в мире не в ущерб качеству? Пути, по которым можно идти, следующие: во-первых, удешевление за счет использования местных заполнителей (для этого нужно их либо обогащать, либо правильно рассчитывать их содержание), во-вторых, использование меньшего количества воды – позволяет уменьшить расход цемента (однако, в этом случае, ухудшается удобоукладываемость); в-третьих, использование специальных химических добавок, и, наконец, можно использовать логарифмический закон нарастания прочности бетона во времени. Это позволяет снизить расход цемента путем более поздней загрузки объектов строительства нагрузками на прочность.

Приведем несколько примеров расчетов экономии цемента за счет использования закона логарифмического нарастания прочности. Пусть состав бетона прочностью 300 кгс/см2 записывается следующей формулой: 1:1,5:4 при В/Ц = 0,5. Объемная масса бетонной смеси mбс = 2450 кг/м3. Примем, что для изготовления бетона использовались заполнители среднего качества (коэффициент А в формуле для расчета прочности на 28-е сутки равен 0,6). Рассчитаем, сколько мы сможем сэкономить цемента, если загружать бетон будем не на 28-е, а на 90-е сутки нормального твердения.

Рассчитаем, во-первых, активность цемента. Расход цемента определится по формуле:

Ц = mбс/(x+y+z+В/Ц) = 2450/(1+1,5+4+0,5) = 350 кг/м3,

расход воды – В = 350·0,5 = 175 л/м3.

Следовательно, активность цемента равна:

Rц = Rб/(0,6·(Ц/В‑0,5)) = 300/(0,6·(2‑0,5)) = 324 кгс/см2.

Далее, допустим, что мы загружаем бетон на 90-е сутки. Это означает, что его прочность на 28-е сутки равна:

R28 = R90 lg(28)/lg(90) = 220кгс/см2.

Определим цементноводное отношение:

Ц/В = R28/(0,6·Rц)+0,5 = 1,63; В/Ц = 0,61,

и, следовательно, расход цемента:

Ц = В·Ц/В = 282 кг/м3.

Итого, в случае загрузки бетонной конструкции на 90-е сутки мы получим экономию цемента в размере 68 кг/м3 (около 20%).

Рассчитаем экономию цемента в случае загрузки бетона на 90-е и 180-е сутки для бетона прочностью 200 кгс/см2, если использовался цемент активностью Rц = 300 кгс/см2 с постоянным расходом воды – 180 л/м3. Коэффициент качества заполнителей А в формуле для расчета прочности бетона примем равным 0,5, а коэффициенты отношения прочности на 90-е и 180-е сутки к прочности на 28-е сутки, соответственны, равны: K28‑90 = 1,6; K28‑180 = 1,85.

Во-первых, определим водоцементное отношение:

В/Ц = 0,5·Rц/(R28+0,25Rц) = 0,545,

следовательно, расход цемента Ц = 180/0,545 = 331 кг/м3.

Бетон прочность которого на 90-е сутки равна 200 кгс/см2, в возрасте 28 суток имел прочность:

R28 = R90/1,6 = 200/1,6 = 125 кгс/см2,

и водоцементное отношение для этого значения прочности равно:

В/Ц = 0,5·300/(125+0,25·300) = 0,75,

Ц = 180/0,75 = 240 кг/м3.

Аналогичный расчет для случая, когда прочность бетона принимается на 180-е сутки:

R28 = 200/1,85 = 108 кгс/см2,

В/Ц = 0,5·300/(108+0,25·300) = 0,82,

Ц = 180/0,82 = 220 кг/м3.

Следовательно, экономия цемента в возрасте бетона 90 суток составит ΔЦ = 331 – 240 = 91 кг, а возрасте 180 суток – 111 кг/м3. Скорее всего, промежуток времени от 90 до 180 суток будет менее экономически оправдан с точки зрения простоя возможных мощностей, даже с учетом экономии цемента, которая относительно 90-дневного возраста составит 20 кг, что вряд является существенно большой величиной (относительно других возможных издержек).

Комментарии закрыты.