Цемент расход на м3: Расход цемента на куб (м3) бетона: расчет количества мешков

Расход цемента на 1 м3 раствора: действующий СНиП и нормы

Ни одна стройка не обходится без бетонных работ. Это и заливка фундамента, штукатурка или кладка стен. Везде необходим бетон, основой которого является цемент. Глядя на бесконечные мешки последнего, кучи песка и щебенки у застройщика возникает проблема — как рассчитать норму цемента на 1 м3 раствора. Это знание необходимо и для того, чтобы получить качественный бетон, и для того, чтобы сэкономить средства, проконтролировать подрядчика.

Содержание

1. От чего зависит расход цемента
2. Сколько цемента в 1 м3 раствора
3. Действующий СНиП и нормы
4. Особенности расчета на глаз
5. Расход разных марок цемента на 1м3 раствора
6. Расход цемента для разных марок бетона на 1м3
7. Расход цемента в зависимости от назначения
8. Для фундамента
9. Можно ли использовать М500 для фундамента
10. Для кладки
11. Расход цемента для стен разной толщины
12. Для стяжки
13. Для штукатурки
14. Сколько мешков цемента в кубе раствора?
15. Советы от профессионалов

От чего зависит расход цемента

Расход связующей составляющей на 1м3 раствора напрямую зависит от марки цемента, предполагаемой марки бетона и его технических характеристик. Пропорции для приготовления бетонной смеси могут существенно отличаться при приготовлении штукатурного состава, кладочного или бетона для заливки фундамента.

Кроме того, при составлении рецепта на 1 м3 раствора влияние оказывают следующие факторы:

• чем большее количество сыпучих составляющих предполагается применять, тем большая доля цемента будет необходима. Последний является связующим элементом, без которого раствор не будет иметь необходимых технических характеристик;
• марка цемента, используемого для замешивания 1 м3 бетона. Прямая зависимость — чем выше маркировка на упаковке, тем прочнее будет готовая конструкция. Естественно, что марка готового бетона будет ниже — примерно в два раза. Это объясняется тем, что в составе смеси, помимо связующего вещества, есть еще песок, щебень и вода;
• марка бетона. Она определяется еще на стадии проектирования. Именно этот показатель дает понять — какую марку цемента необходимо использовать для замешивания 1 м3 раствора;
• плотность цемента. Этот показатель определяется маркой сыпучего вещества. Средний показатель составляет 1300 кг/м3.

Вывод: расход цемента на 1 м 3 смеси напрямую зависит от марки самого вещества и бетона, который должен получиться на выходе.

Сколько цемента в 1 м3 раствора

Как правило, строители делятся на два лагеря — те, кто использует требования действующего СНИП, и те, кто предпочитает “дедовский” способ замешивания, где все пропорции определяют на глаз.

Действующий СНиП и нормы

Естественно, что требования нормативного документа к составлению раствора на 1 м3 более точные. Они учитывают множество факторов — влажность, чистоту песка и щебня, качество воды, характеристики цемента. Именно поэтому новичкам рекомендуется обязательно ознакомиться с таблицами.

Используя эти показатели, можно получить качественную смесь нужной марки.

Важно: стоит понимать, что табличные пропорции несколько отличаются от тех, что необходимо использовать на практике. Причина в их составлении. В этом случае учету подлежат стандартные показатели — температура окружающей среды + 23 градуса, чистый песок необходимой влажности и др. Обеспечить подобные показатели не всегда реально, поэтому опытные строители рекомендуют делать закупку на 10-20 % больше. Речь идет о цементе.

Естественно, что пропорции связующей составляющей будут отличаться по марке.

Для справки: неопытные застройщики опасаются увеличивать долю цемента, полагая, что он существенно увеличивает объем раствора. Это не так. Сыпучее вещество является связующим. Оно просто заполняет пространство между смесью щебня и песка. Поэтому в 1 м3 песка можно добавить любое количество цемента. Объем смеси не увеличится, но вот его крепость будет расти, равно как и затраты на его приобретение.

Особенности расчета на глаз

Если обратиться к таблицам нет возможности, расчеты на 1 м3 раствора ведут на глаз, используя ведра или доли. Важно при замешивании применять только свежий цемент, плотность которого соответствует требованиям СНИП. Как советуют опытные профессионалы, закупку необходимо проводить с запасом — на 15-20 процентов.

Кроме того:

• доля воды составляет половину от общего веса цемента. Речь идет не об объеме, а именно о весе вещества. При этом обязательно учитывают влажность песка, а воду добавляют небольшими порциями. Так остается возможность контролировать консистенцию бетона;
• вязкость бетона определяется (по нормативу) осадкой металлического конуса, который опускают в готовую смесь. Естественно, что на стройке такого измерительного прибора не найдется в большинстве случаев. Провести испытания просто не получится. Тогда этот показатель определяют визуально и зависит он от назначения раствора. Например, кладочный должен быть пластичным и не стекать из шва, для заливки фундамента используют вязкий состав. С ним должно быть легко работать, но и излишне текучим он быть не должен.

Расход разных марок цемента на 1м3 раствора

Отметим, что некоторые марки вяжущего вещества просто не подходят для нужной марки бетона. Например, М200не используется для замешивания бетона от сотой марки. И наоборот — нет никакого практического смысла приобретать М500 для приготовления бетона М50 и ниже.

Расход цемента для разных марок бетона на 1м3

Расход вяжущего вещества при приготовлении 1 м3 раствора определяется маркой готового бетона. В зависимости от того, какой раствор планируется получить, используют более высокую или низкую марку.

Расход цемента в зависимости от назначения

Как уже отмечалось, для разных целей необходимо приготовить бетон с определенными рабочими характеристиками — вязкость, пластичность, текучесть и др. Закономерно, что пропорции ингредиентов, например, для заливки фундамента и штукатурки стен будут отличаться.

Для справки: самый большой расход цемента на 1 м3 смеси получается, если готовить состав для кладки или штукатурки стен. А вот для фундамента или стяжки используется крупный наполнитель, который занимает большой объем, снижая при этом расход цемента.

Для фундамента

Удобнее всего рассчитать правильные пропорции для раствора под фундамент — воспользоваться специальным калькулятором. Если такой возможности нет, провести расчеты можно вручную. Алгоритм:

1. Определить необходимую марку раствора. Как правило, для заливки фундамента применяют марки бетона 100-300. Чем выше этажность и вес будущего строения, тем выше должен быть показатель;
2. Подобрать марку цемента под выбранный выше показатель. Обычно применяют М300-400. Если используется М500, пропорции изменяют в сторону уменьшения доли вяжущего вещества.

Для справки: М300-400 используются при соотношении Ц:П (1:3), а вот для М500 оно будет 1:5.

Можно ли использовать М500 для фундамента

На строительных форумах часто обсуждается тема — какой цемент нужно использовать для приготовления фундаментного бетона. Многие сходятся во мнении, что достаточно М400. Другие настаивают, что чем крепче раствор, тем лучше для здания.

Если речь идет о малоэтажном частном строительстве, используется бетон М400. Класс выше просто не нужен. Естественно, что для его замешивания может подойти вяжущая составляющая как М400, так и М500. И хотя доля последней будет меньше, стоимость состава существенно выше. То есть использовать его можно, но вот экономически это не выгодно.

Кроме того, нежелательно, чтобы куб бетона был перенасыщенным. Таковым он становится, если в 1 м3 добавляют более 350 кг цемента. Такой раствор после испарения влаги превратится в монолит, который, скорее всего, потрескается. Именно так и произойдет, если использовать М500.

Для кладки

Для кладочных работ обычно используют раствор бетона М100. Стоит учесть, что на один квадрат кладки в кирпич понадобится в среднем 80 литров готового раствора. Оптимальная марка цемента М400, пропорции приготовления с песком 1:4. То есть на 1 куб песка понадобится около 250 кг цемента.

Расход цемента для стен разной толщины

Не все стены дома возводятся в один кирпич. Толщина стен — показатель, который влияет на расход раствора. Чтобы было проще ориентироваться в том, какое количество смеси понадобится приготовить для обустройства одного квадрата стены разной толщины, можно обратиться к табличным показателям.

Для стяжки

расход раствора для стяжки рассчитывается аналогично другим составам. Классический рецепт приготовления бетона — 1:3. Обычно стяжку обустраивают на достаточно большой площади, именно поэтому часто возникают проблемы с расчетами. Приходится готовить раствор по ходу заливки, это не всегда удобно.

Приведем пример: необходимо залить полы в комнате 5х5 метров (25 квадратов). Толщина слоя 40 мм.

Алгоритм:

1. Вычисляем нужный объем бетона: 25х0,04=1 кубический метр.
2. Обычно для стяжки применяют бетон марки 200. Для его приготовления используем цемент М500. Согласно табличным показателям, расход последнего составит 420 кг.
3. выясняем какое количество мешков нужно приобрести: 420х1=420 кг. если мешки по 50 кг, нужно купить 9 мешков.
4. Теперь разберемся с песком. 1600 (удельный вес куба песка) х 1= 1600 кг. Но в составе раствора песка всего три части (75 %), значит его нужно будет приобрести 2800 кг.

Для штукатурки

Бетон для штукатурки имеет классическую рецептуру — одна часть цемента и четыре песка. А вот расход раствора на один квадрат будет зависеть от ровности стены, количества больших перепадов, необходимой толщины слоя.

Попробуем рассчитать расход на примере: 50 квадратов нужно покрыть слоем в 3 см. Алгоритм:

1. Расчет материалов. На 1 квадрат нужно 0,025 куба раствора, где 0,02 это песок, а 0,005 цемент.
2. На всю стену нужно (0,02х50) 1 куб песка, вяжущего вещества (0,005х50) 0,25 куба.
3. Средний показатель плотности цемента составляет 1300 кг/м3 (если он очень свежий, стоит этот показатель заменить на 1100 кг/м3). Определяем расход: 1300х0,25=325 кг.
4. Расход песка: 1х1600 (удельный вес сыпучей составляющей) = 1600 кг.

Никаких сложных математических расчетов не нужно. Главное — подобрать марку и выбрать качественные ингредиенты.

Сколько мешков цемента в кубе раствора?

Пока не пришло время заливки, кладки или штукатурки, необходимо закупить все материалы. Важно, чтобы их хватило с запасом. Здесь часто возникает проблема — сколько купить мешков, чтобы точно хватило для приготовления раствора, но не осталось лишнего в большом количестве.

Опытные строители советуют приобретать на 20 % больше, чем нужно по расчетам. То есть, если в ходе вычислений выяснилось, что нужно приобрести 9 мешков, в магазине стоит захватить еще два лишних.

Стоит помнить о таком показателе, как активность цемента. Последний существенно влияет на расход вещества для приготовления бетона. Показатель этот определяется в лабораторных условиях путем проведения испытаний с образцами. На обычном объекте провести такие мероприятия невозможно, поэтому ориентируются на дату производства, указанную на упаковке.

Для справки: в первый месяц после производства цемент теряет до 20 % активности. Поэтому следует помнить, что если мешок пролежал на прилавке магазина, в гараже или на даче три месяца, его марка снизилась. Стала не М500, а М400. А значит пропорции для замеса раствора нужно будет пересмотреть. Если материал пролежал около полугода, его использование нерационально. Он уже потерял всю активность и просто не годится для строительных работ.

Советы от профессионалов

Строители советуют новичкам обязательно обращаться к таблицам еще до начала замешивания бетона. Секрет правильного раствора не только в соблюдении пропорций, но и качественных ингредиентах. Вяжущая составляющая должна быть не только свежей, но и обязательно иметь сертификат соответствия. Не стоит приобретать ее у сомнительных поставщиков даже при условии, что цена ниже рынка. Использование цемента сомнительного качества не позволяет приготовить бетон, который в дальнейшем наберет прочность и выдерживает все планируемые нагрузки.

сколько нужно мешков на 1 м3 раствора? Методы подсчета с таблицей соотношения песка и цемента по ГОСТ

Автор: Компания Beton Aspect

При бетонной заливке объемных площадей необходимо рассчитать нормы расхода материалов, входящих в жидкий раствор. Сыпучие смеси, заготовленные в нужном количестве, позволят быстро осуществить заполнение опалубки для фундамента или перекрытия. Правильный расчет необходим для экономного использования материалов и единовременного окончания всей работы.

Приготовление цементной смеси

Строители с большим стажем работы рекомендуют самостоятельно изготовлять бетонную смесь для работ на участке. Жидкий раствор состоит из нескольких компонентов, каждый из которых необходимо брать в точно рассчитанной пропорции, так как от этого зависит прочность и долговечность построек различного назначения. Жидкий бетон заливают в подготовленные формы, в виде металлических, деревянных или пластиковых опалубок. После отвердения, материал становится прочным и устойчивым к различным воздействиям внешней среды. Для получения качественного основания и других конструктивных элементов здания, необходимо точно рассчитать пропорции раствора и массу каждого из компонентов. Предварительная калькуляция позволяет определить размер материальных вложений, учитывая при этом несколько основных факторов.

Определение марки цемента

Рассчитывая нужную прочность бетонного основания, надо включить в калькуляцию вес материала стеновых конструкций, количество этажей и данные геолого-почвенного анализа. Все эти факторы влияют на качество фундамента и его эксплуатационные характеристики. Исходя из качеств каждой марки цемента, можно определить, какая из них подойдет для предстоящих работ:

• М100-М200 — годятся для строительства или укрепления легких дачных домиков и подсобных построек, а также для стяжек под укладку покрытий полов.
• М300-М350 – по всем техническим показателям вполне подходят для заливки фундаментов малоэтажных частных домов или ограждений.
• М400 – применяется для устройства перекрытий и оснований под строительство промышленных объектов или зданий особого назначения.

Надежность и долговечность бетонного фундамента является залогом целостности конструкций зданий, которые прослужат много лет, без деформаций и трещин.

Составные части цементного раствора

Жидкий бетонный раствор состоит из нескольких компонентов, среди которых: песок, цемент, наполнитель в виде гравия или щебня, небольшая доля пластификаторов и вода. При обычных условиях возведения фундаментов на устойчивых грунтах, под малоэтажные здания, используют распространенный вариант пропорций материалов. Для этого готовят смесь, половина которой состоит из щебня, а в другую входят 3 равных части: из песка, цемента М300 и воды, с добавлением 2-3% пластификаторов.

Простая арифметическая схема

В крупном профессиональном строительстве используют инженерно-сметные нормативные документы и таблицы для точных расчетов пропорционального наполнения бетонных смесей. В частном домостроении застройщики применяют упрощенные и адаптированные формулы для определения количества материалов, требуемых для ограниченного масштаба работ.

Арифметический калькулятор позволяет значительно облегчить проведение расчета материалов для бетонной смеси, по простым схемам:

• Соотношение твердых сыпучих материалов в растворе находится в пропорции 1 часть цемента Х 3 ч. песка Х 5 ч. щебня. Всего получается 1+3+5 = 9 равных составляющих частей, входящих в 1 куб. метр готового раствора.
• При делении 1 куб. м смеси = 1 000 000 куб. см на 9 частей получается объем, составляющий 111 111 куб. см цемента, из которого можно приготовить 1 куб. м бетонного раствора.
• Переведя объем в массу цемента, и умножив его на величину удельного веса материала, можно получить массу, весом 333.333 кг.

Полученный расчет показал, что для приготовления каждого 1 куб. метра раствора необходимо приобрести около 333 кг цемента. Стандартные упаковки строительного материала имеют вес 50 кг. Разделяя общую массу на вес мешка, можно получить количество цемента, составляющее 6,5 упаковок на 1 куб бетонной смеси.

Приближенные и точные показатели

Из всех компонентов бетонных растворов, только цемент выполняет функцию связующего вещества, поэтому его расчет берется за основу. При этом имеется важная особенность уменьшения пропорции цемента, в зависимости от его маркировки, что выражается в количественном показателе мешков. Поэтому упрощенные схемы расчета подходят только для самых низких марок вяжущего материала, таких как М100 и М200. Более высокое качество цемента требует и наибольшей верности вычислений, которые для данного материала должны выполняться, с точностью до 1 кг на 1 куб бетона.

Отмерить нужное количество частей разных материалов для составления смеси можно с помощью 10-ти литрового ведра, для которого имеются проверенные на практике измерения. В данную емкость помещается 14-15 кг песка, 15-17 кг щебня или цемента. Приблизительный расчет массы цемента разной маркировки, на 1 куб. м раствора составляет:

• Для М250 – необходимо 340 кг на 1 куб. метр.
• Для М300 – потребуется 320 кг на 1 куб бетона.
• Для М400 – надо потратить 300 кг на тот же объем.

Таким образом, для приготовления одинакового количества бетонной смеси может потребоваться разное количество килограммов вяжущего компонента, в зависимости от его качественной классификации. Однако пропорции в смесях могут изменяться, в зависимости от этажности зданий, фракции гравийного наполнителя и местных особенностей почвы.

В интернете можно найти онлайн-калькуляторы для точного расчета количественных значений всех компонентов бетонного раствора. Для этого надо подготовить необходимые проектные данные, среди которых: длина и ширина дома, а также глубина залегания фундамента, высота его возвышения над уровнем земли и ширина, все измерения для калькуляции вносятся в метрах.

Итак, вы хотите использовать меньше бетона

В строительной отрасли (постепенно) все больше внимания уделяется воздействию зданий и сооружений на окружающую среду. Одной из областей, которая, кажется, в последнее время привлекает большое внимание, являются выбросы углерода из-за цемента и бетона. Это кажется, по крайней мере частично, из-за книги Билла Гейтса «Как избежать климатической катастрофы», в которой говорится о выбросах от цемента (и мне сказали, что все в Силиконовой долине читают). где-то около 5-10% глобальных выбросов CO2 [0]. Поскольку бетон является фундаментальной частью застроенной среды, стоит взглянуть на эту проблему в контексте того, как мы, как цивилизация, используем бетон.

Во-первых, немного предыстории — бетон формируется путем смешивания цемента, заполнителей (таких как песок и гравий) и воды. Цемент (который в основном состоит из силикатов кальция) вступает в реакцию с водой в процессе, известном как гидратация, и связывает всю смесь в единую твердую массу. Помимо прочности и дешевизны, именно способность превращаться в жидкость делает бетон таким полезным — ему легко придать любую форму, и его можно выровнять с помощью силы тяжести, чтобы сформировать плоскую поверхность для ходьбы или опорную поверхность. Практически весь современный бетон армируется стальными стержнями, которые обеспечивают прочность на растяжение и предотвращают образование трещин.

Выбросы CO2 из бетона в основном связаны с производством цемента [1]. Частично это связано с энергоемким производственным процессом, когда известняк и глина нагреваются в печи до ~ 2500 градусов по Фаренгейту. И частично это связано с химической реакцией, в результате которой образуется цемент (кальцинирование), в результате которого в качестве побочного продукта выделяется CO2. Примерно 50-60% выбросов углерода при производстве цемента происходит из-за кальцинирования [2], и поэтому их нельзя решить путем перехода на менее углеродоемкие источники электроэнергии.

Самое важное, что нужно знать о бетоне, это масштаб его производства . Ежегодно в мире производится около 4,25 млрд метрических тонн цемента [3], что составляет около 30 млрд тонн бетона, производимого каждый год [4].

Сколько стоит 30 миллиардов тонн?

Нелегко почувствовать масштаб, когда начинаешь иметь дело с такими большими числами (миллиард не кажется в 1000 раз больше миллиона). С одной стороны, мы производим около 4 метрических тонн или чуть менее 60 кубических футов бетона на каждого человека на планете каждый год (это куб со стороной чуть менее 4 футов).

Другой способ взглянуть на это — рассмотреть общую массу, которая поступает в цивилизацию каждый год. Оценки здесь сильно разнятся, но, кажется, около 100 миллиардов тонн [5]. Таким образом, из общего объема материала, который добывается и используется каждый год (включая всю нефть, все сельское хозяйство и заготовку деревьев, а также всю добычу полезных ископаемых), около 30% его массы идет на производство бетона. Количество бетона, производимого каждый год, превышает вес всей биомассы, которую мы используем ежегодно, и всего ископаемого топлива, которое мы используем ежегодно.

Другой способ взглянуть на это состоит в том, что общая масса всех растений на Земле составляет около 900 миллиардов метрических тонн. Таким образом, при нынешних темпах производства потребуется около 30 лет, чтобы произвести бетон в количестве, превышающем всю растительную (сухую) биомассу Земли.

И поскольку а) мы производим бетон некоторое время и б) бетон имеет свойство служить долго, мы, похоже, находимся на пороге этого события. По оценкам Elhacham et al. 2020, общая созданная человеком масса (примерно половина которой приходится на бетон) достигла общего веса всей земной биомассы где-то в 2020 году. Судя по их графику, только бетон превысит общий вес биомассы примерно к 2040 году9.0003

В чистом смысле человеческая цивилизация представляет собой машину для производства бетона и гравия (и в меньшей степени кирпича и асфальта), а все остальное является побочным продуктом.

Итак, цивилизация использует много бетона. Куда это все идет?

Географически все, наверное, знают эту изюминку — большая часть этого бетона используется в Китае. В недавней истории на долю Китая приходилось примерно половина мирового производства и потребления цемента (и, как следствие, использование бетона) [6].

. Вот еще один вид примерно за 2010 год, показывающий, как это выглядело с течением времени (данные после 2010 года являются прогнозом).

Это обобщается в часто повторяемой статистике, согласно которой Китай использовал больше цемента за 3 года, чем США за весь 20-й век.

Но поскольку в Китае такое большое население, мы можем получить более интуитивное представление об этом, взглянув на потребление цемента на душу населения. Вот потребление на душу населения где-то в 2015 году (через Globbulk):

Мы видим, что официальные цифры из Китая делают его огромным исключением в потреблении цемента, используя примерно в 8 раз больше на душу населения, чем в США (хотя некоторые страны Ближнего Востока превышают его. Саудовская Аравия выше, а Катар, который где-то более 2000 кг на душу населения, даже не отображается на графике).

Официальные китайские цифры на самом деле настолько велики, что некоторые аналитики подозревают, что они завышены либо путем манипулирования данными, либо путем создания строительных проектов, на которые нет реального спроса (или того и другого). Приведенный выше график также включает более «реалистичную» оценку (которая все еще в 3 раза выше, чем потребление на душу населения в США).

Что означает вся эта бетонная конструкция на практике? Ну, в Китае примерно 50-60% площади на душу населения, как в США, или примерно столько же жилой площади на душу населения, как в большинстве европейских стран [7]. Это результат массовой тенденции к урбанизации за последнюю четверть века. В возрасте до 20 лет Китай в пять раз увеличил свою городскую жилую площадь по сравнению с , а уровень урбанизации вырос примерно с 25% в 1990 году до 60% в 2017 году, в течение которого он также увеличил свое население на 250 миллионов человек (примерно размер США 1990 года). Китай — это то, что вы получите, если удвоите общую площадь за 20 лет в стране с населением более миллиарда человек и используете для этого бетонные конструкции.

Помимо Китая, мы наблюдаем высокие темпы использования цемента в остальной части Юго-Восточной Азии, а также на Ближнем Востоке [8].

Одна из причин, по которой вы видите такой объем использования бетона в урбанизированных странах с низким уровнем дохода, заключается в том, что бетонное строительство является сравнительно трудоемким. Материалы для бетона чрезвычайно дешевы, и большая часть стоимости (особенно в странах с высокой стоимостью рабочей силы, таких как США) связана с трудозатратами на его производство — строительство и установку опалубки, укладку армирования, размещение бетона. вставки и т. д. Если вы живете в стране с большим количеством дешевой рабочей силы, это довольно хороший компромисс.

В дополнение к нынешним крупнейшим пользователям, одной из тенденций, за которой следует следить в долгосрочной перспективе, является конкретное использование в Индии. Если она когда-нибудь пойдет по пути массовой урбанизации, как в Китае (как предполагают некоторые люди), мы можем увидеть массовый всплеск производства бетона в мире — нынешний уровень урбанизации в Индии, составляющий 34%, находится примерно на том же уровне, что и Китай в конце прошлого века. 90-е. Сдвиг в Индии в сторону потребления цемента на душу населения, более соответствующего остальной части Юго-Восточной Азии (скажем, около 600 кг на душу населения), приведет к увеличению мирового потребления цемента примерно на 13%, и действительно кажется, что потребление цемента в Индии имеет тенденцию к росту. .

Напротив, из этих данных ясно одно: США на самом деле используют необычно мало бетона — на душу населения, они используют так же мало, как любая другая западная страна, и намного, намного меньше, чем некоторые (кто знал, что Бельгия такой плодовитый потребитель бетона?) В какой-то степени кажется, что наибольшая озабоченность по поводу использования бетона исходит от тех мест, где его используют меньше всего.

Итак, мы увидели, где он используется в мире. Можем ли мы пойти глубже и посмотреть, для чего конкретно используется бетон?

Это может значительно различаться в зависимости от региона и местных строительных традиций. В США у нас есть примерно следующая разбивка (через PCA):

В целом, примерно половина нашего бетона используется в зданиях, а половина используется для инфраструктуры (улицы и шоссе, резервуары для транспортировки и очистки воды и т. д.). 26% приходится на жилые дома, а 16% — на коммерческие. И поскольку большая часть строительства в США — это всего лишь 1 или 2 этажные здания (которые в основном будут деревянными для жилых домов и стальными для коммерческих), этот бетон, вероятно, в основном идет на фундаменты, плиты на уровне и бетон на металлическом настиле ( хотя, вероятно, значительная сумма также уходит на бетонные блоки).

Но в США существует несколько необычная строительная традиция, где в подавляющем большинстве наших жилых домов (как на одну семью, так и на несколько семей) используется легкая древесина. В других местах в качестве основной конструктивной системы гораздо чаще используется бетон. Вот разбивка использования бетона в Великобритании:

Великобритания использует около 80% своего бетона для зданий, причем большая часть этого идет на надстройку. Китай (который урбанизируется благодаря огромному количеству бетонных жилых высотных зданий), вероятно, выделяет еще большую долю на жилищное строительство.

Понимание того, сколько бетона используется в мире и где он его использует, важно, если вы хотите использовать его меньше.

Особенно важно помнить о масштабах отрасли. Например, часто можно увидеть энтузиазм по поводу замены бетонных зданий массивными деревянными. Но если предположить, что вы можете заменить весь бетон в мире на такой же объем древесины [9], вам потребуется в раз больше, чем втрое, общего годового объема заготовленной древесины во всем мире [10], что придает проблеме несколько иной смысл. .

И у многих других материалов выбросы были бы такими же плохими или хуже, чем у бетона, если бы они использовались в том же масштабе.

Рассмотрим, например, железнодорожные шпалы. В США они по-прежнему в основном сделаны из дерева, но во многих местах их заменили бетонными. А в некоторых местах рассматривают возможность замены бетонных рельсовых шпал на пластиковые композитные. Трудно узнать точные воплощенные выбросы без множества конкретных деталей об используемых материалах и цепочках поставок, но можем ли мы приблизительно оценить, сколько пластика используется по сравнению с бетоном?

Согласно базе данных Inventory of Carbon and Energy, содержание CO2 в бетоне варьируется от 150 до 400 кг на кубический метр, в зависимости от свойств смеси, со «средним» значением около 250. Выбросы пластика в основном составляют около 3-4 кг СО2 на кг пластика или около 3500 кг на м3 (при плотности около 1000 кг на кубический метр). Таким образом, на единицу объема пластик содержит примерно в 10 раз больше углерода, чем бетон.

Мы также можем провести более прямое сравнение. Рассмотрим балку длиной около 20 футов, выдерживающую вертикальную нагрузку 2,1 фунта на фут. Самая легкая стандартная стальная секция США, которая будет охватывать это расстояние, — это W16x26, которая весит около 236 кг и будет иметь выбросы углерода (на основе базы данных ICE) около 354 кг.

Бетонная балка той же глубины, выдерживающая одинаковую нагрузку и имеющая такое же расстояние, будет иметь размеры 10,5 дюймов на 16 дюймов с (3) стержнями №10, расположенными вдоль основания. Эта балка будет иметь около 190 кг воплощенных выбросов из бетона и еще около 230 кг воплощенных выбросов из стали. Это примерно на 20% больше, чем у стальной балки, но примерно на том же уровне — и более половины «бетонных» выбросов на самом деле связано со встроенной сталью.

Это, возможно, нерепрезентативный пример (большинство бетонов, таких как колонны или плиты, будут иметь гораздо более низкое соотношение стали), но основная логика верна: бетон необычен в своем общий объем использования , а не то, насколько тяжелы выбросы в качестве материала. Большинство заменителей, которые не являются древесиной, переработанными материалами или побочными продуктами, которые можно получить «бесплатно», не обязательно будут намного лучше при использовании в том же масштабе. В некотором смысле удивительно, что выбросы углерода из бетона так низки, как они есть.

Конечно, эти расчеты, вероятно, со временем изменятся — по мере того, как источники электроэнергии будут заменяться источниками с меньшим содержанием углерода, вы, вероятно, увидите, что вместе с этим упадут и воплощенные выбросы материалов. Но поскольку цемент выделяет CO2 как часть химического процесса его производства, бетон со временем становится сравнительно хуже.

Одним из возможных вариантов здесь является поиск способов изменить процесс производства бетона или цемента, чтобы сделать его менее углеродоемким. Самый простой вариант — просто заменить производимый портландцемент каким-либо другим менее углеродоемким вяжущим материалом. Это часто промышленные побочные продукты, такие как доменный шлак, микрокремнезем и летучая зола, и поэтому они не имеют «углеродного штрафа» (поскольку они будут производиться в любом случае). Они потенциально могут исключить большие объемы цемента в бетонной смеси. , и они являются ключевой частью современных стратегий низкоуглеродистого бетона (и даже «обычные» бетонные смеси имеют тенденцию использовать их в некоторой степени). Но общий объем этих материалов ограничен масштабами различных промышленных процессов (и для таких вещей, как летучая зола, которая является побочным продуктом угольных электростанций, мы можем ожидать, что производство со временем снизится.)

Другой вариант — воспользоваться тем фактом, что бетон естественным образом поглощает CO2, процесс, известный как карбонизация (даже обычный бетон поглощает примерно 30% CO2, выделяемого в процессе производства в течение срока службы). Такие компании, как Carbicrete, Carboncure, Carbonbuilt и Solida предлагают методы производства бетона, которые позволяют бетону поглощать CO2 в процессе производства, что существенно снижает выбросы в окружающую среду. Интересно, что эти производители в основном заявляют, что их бетон на самом деле дешевле , чем обычные бетоны, что, очевидно, будет огромным попутным ветром для внедрения технологии.

Не очевидно, какой путь лучше всего подходит для решения конкретных проблем с выбросами углерода (как и в большинстве случаев, я подозреваю, что в конечном итоге это будет сочетание разных решений), но для ее решения необходимо понимание параметров проблемы.

Эти сообщения всегда останутся бесплатными, но если вы найдете эту работу ценной, я призываю вас стать платным подписчиком. Как платный подписчик, вы поможете поддержать эту работу, а также получите доступ к каналу Slack только для членов.

Строительная физика производится в сотрудничестве с Институтом прогресса, аналитическим центром в Вашингтоне, округ Колумбия. Вы можете узнать больше об их работе, посетив их веб-сайт.

Вы также можете связаться со мной в Twitter, LinkedIn или по электронной почте: [email protected]

[0] — эта цифра варьируется в зависимости от источника — Chatham House дает часто цитируемую оценку 8% . Мы также можем приблизить его — примерно 0,93 фунта CO2 выбрасывается на каждый фунт произведенного цемента, ежегодно производится около 4,25 миллиарда тонн цемента, что составляет ~ 3,95 миллиарда тонн CO2, а общие годовые выбросы CO2 составляют около 46 миллиардов тонн, что дает нам немного менее 9%.

[1] — Согласно Circular Ecology, ~ 70-90% выбросов приходится на процесс производства цемента, в зависимости от типа бетона и того, как выглядит остальная часть цепочки поставок.

[2] — Кажется, это зависит от того, где производится цемент — например, в Мьянме это около 46%.

[3] — Еще один номер, где источники часто не согласуются друг с другом, см. здесь, здесь и здесь оценки годового производства цемента.

[4] — Бетон содержит примерно 10-15 % цемента по весу, в зависимости от прочности смеси, используемых других вяжущих материалов и т. д. Среднее значение 12,5 % дает 34 миллиарда тонн, что мы сократим до других видов использования цемента (кладочный раствор, цементный раствор, гипсовые покрытия и т. д.). ныне несуществующая Инициатива по устойчивому развитию цемента, согласно которой в 2015 году было произведено 25 млрд тонн бетона против 3,125 млрд тонн цемента9.0010

[5] — см. здесь, здесь и здесь для оценки общего массового потока цивилизации. Это не включает (я полагаю) побочные продукты отходов, которые могут быть значительными — например, это не включает ~ 46 миллиардов тонн CO2, выбрасываемых каждый год, или 16 миллиардов тонн хвостов шахт, или 140 миллиардов тонн побочных продуктов сельского хозяйства (хотя это последнее число трудно проверить, и оно кажется высоким).

[6] — Мы видим нечто похожее с цементом, как и с другими громоздкими и малоценными материалами, поскольку он производится на множестве распределенных производственных мощностей относительно близко к месту его использования. См., например, здесь карту цементных заводов в США около 2001 года.

[7] — чтобы узнать общую площадь Китая, см. здесь (большинство источников, похоже, согласны с этими цифрами). Чтобы узнать о площади в США, см. мою статью «Каждое здание в Америке». О жилой площади на душу населения в Европе см. здесь.

[8] — часто высокие темпы использования цемента в странах со средним уровнем дохода привели некоторых людей к разработке U-образной теории промышленного развития потребления цемента — что страны начинают использовать небольшое количество цемента, используют больше по мере того, как они становятся богаче и создают свою физическую инфраструктуру, а затем в конечном итоге снова переходят на использование меньших объемов цемента. Газета Globbulk тратит много времени на разоблачение этого.

[9] — На самом деле мне не очевидно, каким будет коэффициент замещения. В случаях с регулируемой прочностью вам потребуется пропорционально больше древесины, чем бетона, но в других случаях (например, замена бетонных стен легкими каркасными стенами) вы, вероятно, будете использовать меньше. Очевидно, что вы не можете заменить весь бетон на дерево, но вы, вероятно, можете заменить больше, чем вы думаете — например, нет причин, по которым вы не могли бы во многих случаях использовать деревянные фундаменты вместо бетонных.

[10] — 30 миллиардов тонн бетона составляют примерно 12,5 миллиардов кубических метров, а общий годовой объем производства изделий из дерева в настоящее время составляет около 5,5 миллиардов кубических метров.

Практический метод расчета состава цементного раствора

%PDF-1.7 % 1 0 объект > >> эндообъект 6 0 объект > эндообъект 2 0 объект > транслировать application/pdf10.1016/j.proeng.2014.12.194

Procedia Engineering, 95 (2014) 356-365.