Анна КОРОТКОВА, технический эксперт AKKERMANN cement

Ключевые слова: заполнитель, бетон, смесь, химическая добавка, оптимизация состава бетона, свойства бетона, портландцемент, щебень, плотность, твердение
Keywords: aggregate, concrete, mixture, chemical additive, optimization of concrete composition, concrete properties, Portland cement, crushed stone, density, hardening

При использовании местных заполнителей в составе бетонов производители сталкиваются не только с уменьшением себестоимости, но и с эффектом снижения качества бетонной смеси. Методов оптимизации состава бетона существует множество, но самыми доступными являются, например, такие, как изменение составляющих бетонной смеси или применение химических добавок. В данной работе демонстрируется, как применение химических добавок и заполнителей улучшенных физико-механических характеристик сказывается на фактических показателях бетонной смеси и бетона.

Таблица 1. Результаты применения химических добавок и использования кубовидного щебня на примере изготовления бетона В22,5

Номер состава		1	2	3	4	5
Компоненты б/с, кг/м³	Портландцемент ЦЕМ I 42,5 H	410	360	360	360	315
	Песок «Губерлинский»	700	765	700	700	830
	Щебень «Круторожинский»	1055	1095	—	—	1075
	Щебень куб-й «Новокиевский»	—	—	1170	—	—
	Щебень куб-й «Круторожинский»	—	—	—	1170	—
	Химдобавка ПФМ-НЛК	—	5	—	—	—
	Химдобавка SCC	—	—	—	—	3,7
	Вода	265	215	250	250	210
Удобоукладываемость б/с (ОК), см		16	18	18	19	17
Предел прочности при сжатии в 28 сут., МПа		33,5	31,7	32,3	31,8	33,9 (30 сут.)
% прочности В22,5		113,9%	107,8%	109,9%	108,2%	115,3%

Таблица 2. Себестоимость производства бетонной смеси В22,5 (цены условные)

Номер состава/стоимость куб. м, рубли		1	2	3	4	5
Компоненты б/с, кг/м³ × руб/т	Портландцемент ЦЕМ I 42,5 H	410×4100	360×4100	360×4100	360×4100	315×4100
	Песок «Губерлинский»	700×200	765×200	700×200	700×200	830×200
	Щебень «Круторожинский»	1055×330,4	1095×330,4	—	—	1075×330,4
	Щебень куб-й «Новокиевский»	—	—	1170×480	—	—
	Щебень куб-й «Круторожинский»	—	—	—	1170×666,7	—
	Химдобавка ПФМ-НЛК	—	5×30	—	—	—
	Химдобавка SCC	—	—	—	—	3,7×70
	Вода	265	215	250	250	210
Стоимость компонентов, руб/м³		2169,6	2140,8	2177,6	2396,0	2100
Предел прочности при сжатии в 28 сут., МПа		33,5	31,7	32,3	31,8	33,9 (30 сут)
% прочности В22,5		113,9%	107,8%	109,9%	108,2%	115,3%

Многие производители бетонов, стремясь к удешевлению себестоимости бетонной смеси, используют заполнители заведомо сниженного качества – c высоким содержанием лещадных, игловатых зерен (>30%) и мелких фракций (пыли) в крупном заполнителе, а также присутствием в песке пылевидных, илистых и глинистых частиц, что негативно влияет на свойства бетонной смеси и затвердевшего бетона.

Свойства бетонов находятся в прямой зависимости от свойств заполнителей, что объясняет повышенные требования к их качественным характеристикам. Изменения в процессе образования структуры бетонов и их смесей происходят в том числе из-за наличия загрязняющих примесей (частиц пыли, глины и ила).

В нормативной документации, регламентирующей качественные показатели применяемых заполнителей для бетонов различного назначения, установлены допустимые значения содержания загрязняющих примесей, т.к. их наличие ухудшает адгезию между цементным камнем и заполнителем. Соответственно, наличие лещадных и игловатых зерен в составе крупного заполнителя приводит к снижению плотности упаковки частиц в бетонной смеси и повышенному водоцементному соотношению.

Наряду с использованием в составе бетонной смеси высококачественных заполнителей применение химических добавок является одним из универсальных, доступных и гибких способов управления технологией бетона, регулирования его свойств и экономии цемента. Немаловажным преимуществом химдобавок является то, что совместно с экономией цемента (необходимо подбирать такие добавки, которые бы своей стоимостью не перекрывали стоимость снижения содержания цемента) в бетоне будут снижаться усадочные деформации, тепловыделение и т.п., что делает данную бетонную смесь гораздо технологичнее для применения в более широкой сфере строительно-бетонных работ.

Щебень с высоким содержанием зерен лещадной и игловатой формы

Для наглядности предлагаем рассмотреть проведенную экспериментальную работу по подбору состава бетонной смеси и бетона. Были использованы следующие материалы: портландцемент ЦЕМ I 42,5Н производства ООО «Южно-уральская Горно-перерабатывающая Компания»; щебень гранитный двух видов – 5-й группы по содержанию зерен пластинчатой (лещадной), игловатой формы и кубовидный от ОАО «Орское карьероуправление», а также щебень кубовидный от ООО «Новокиевский щебеночный завод»
(ОАО «ННК»); песок очень мелкий «Губерлинский»; химическая добавка ПФМ-НЛК (ООО «Полипласт»); добавка SCC на поликарбоксилатной основе (Завод поликарбоксилатов «Оренбуржье»).

Щебень кубовидной формы

Ниже приведены результаты испытаний и расчет себестоимости бетонов при замене щебня с высоким содержанием лещадных зерен на кубовидный (табл. 1, 2).

По проведенной работе можно сделать вывод, что, применяя химические добавки на составах бетона В22,5, можно получить следующую экономию:

1. Состав 1 – себестоимость производства (только компоненты) – 2170 руб/м³.

2. Составы с химическими добавками 2 и 5 – себестоимость (только компоненты) – от 2100 до 2140 руб/м³.

Если принять, что в течение года каждый месяц происходит отгрузка 100 м³ бетонной смеси, то экономика будет следующей:

1. 100×12×2170 = 2 604 000 руб. за год за 1200 м³ (состав 1).

2. 100×12×2140 = 2 568 000 руб. за год за 1200 м³ (состав 2), что составит в среднем 36 000 руб. за год за 120 м³.

3. 100×12×2100 = 2 520 000 руб. за год за 1200 м³ (состав 5), что составит в среднем 84 000 руб. за год за 120 м³.

Применение более качественных инертных заполнителей положительно сказывается на производстве бетонов. Например, в составах 1, 3, 4, изменяя в составе только крупный заполнитель (используя кубовидный щебень вместо щебня с высоким содержанием зерен лещадной и игловатой формы), можно без применения химических добавок повысить как удобоукладываемость бетонной смеси, так и прочность бетона, при этом заметно снижая расход цемента.

Химические добавки

Ранее для разработки новых бетонных смесей требовался постоянный мониторинг предлагаемых инертных заполнителей и значительное количество расчетов, отнимающих время ответственных специалистов, но новые программные решения позволяют повысить эффективность работы при минимальных вложениях.

ООО «ЮУГПК» предлагает инновационный программный продукт «Аккерманн бетон», с помощью которого можно в режиме реального времени учитывать и контролировать показатели поступающих инертных материалов, автоматически выводить статистику по прочности бетонов, отслеживать эффективность применяемого эмпирического метода для снижения себестоимости и осуществлять выбор способа производства бетонной смеси, исходя из актуальных строительных потребностей и задач, стоящих перед компанией.

AKKERMANN бетон
Тел.: 8 (800) 550-56-02, доб. 2
info@akkermann.ru