В бетоне и железобетоне цемент — наиболее дорогой материал и составляет примерно половину его стоимости. Причем доля затрат увеличивается с повышением марки. Поэтому экономия цемента — исключительно важная задача технологии изготовления бетона и железобетона. Применяя различные приемы, на которых мы остановимся ниже, можно экономить от 10 до 25% цемента.
Расход цемента нормируется СНиП 5.01.23-83 “Типовые нормы расхода цемента для приготовления бетонов сборных и монолитных бетонных и железобетонных изделий и конструкций”. Они предназначены для оценки прогрессивности и обоснованности производственных норм расхода цемента. Если производственные нормы превышают типовые, необходимо разрабатывать мероприятия по снижению расхода цемента. Изучение этих норм могут также подсказать мероприятия по экономии цемента.
Марку цемента следует назначать в зависимости от проектной и отпускной прочности бетона. Усредненный расход цемента зависит от применяемых марок цементов и принимается по табл. 7.2.
Таблица 7.2
Коэффициенты расхода цемента разных марок
| Марка цемента | |||||
| Коэффициент расхода цемента | 1,12 | 1,0 | 0,87 | 0,8 | 0,72 |
Применение цемента пониженных марок увеличивает его расход. Но и применение цемента повышенных марок не всегда приводит к его экономии. Следует иметь в виду, что минимальная норма расхода цемента должна составлять не менее 200 кг на 1 м3 бетона и 220 кг на 1 м3 железобетона.
Неритмичность поставок, а также малое количество силосов для хранения цемента приводит к смешиванию разных марок и отпуску цемента по наименьшей активности. Это также ведет к его перерасходу.
На расход цемента оказывает влияние нормальная густота цементного теста (НГЦТ) (табл. 7.3).
Таблица 7.3
Коэффициенты расхода цемента в зависимости от НГЦТ
| НГЦТ, % | Коэффициенты расхода цемента для бетона классов | ||
| до Bb25 включительно | Bb27,5; Bb30 | Bb35-Bb45 | |
| Чисто клинкерный с любой НГЦТ или другой с НГЦТ: | |||
| менее 25 | 0,97 | 0,95 | 0,92 |
| от 25 до 27 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
| от 27 до 30 | 1.03 | 1,05 | 1,08 |
| более 30 | 1,05 | 1,08 | 1,12 |
Как видно из этой таблицы, применение цемента c НГЦТ менее 25%, а также чисто клинкерного цемента позволяет уменьшить его расход. Пуццолановые портландцементы, и в большинстве своем портландцементы с минеральными добавками, имеют повышенную НГЦТ. Применение их ведет к увеличению расхода цемента за счет повышения водопотребности бетонной смеси.
Разные цементы в условиях тепловой обработки имеют различную интенсивность твердения (табл. 7.4). Она изменяется в больших пределах. Бывают случаи, когда цемент марки 500 одного завода имеет активность при пропаривании ниже, чем цемент марки 400 другого завода.
Коэффициенты расхода цемента в зависимости от активности при пропаривании следует принимать по табл. 7.4.
Таблица 7.4
Коэффициенты расхода цемента в зависимости от активности при пропаривании
| Активность цемента пропаривании, МПа, для цемента марки цемента | Коэффициент расхода цемента | |||
| 550, 600 | ||||
| Менее 20 20 - 30 Более 30 | Менее 24 24 - 27 Более 27 | Менее 28 28 - 32 Более 32 | Менее 33 33 - 38 Более 38 | 1,07 1,00 0,93 |
Активность цемента понижается при хранении его на складах. Так, через три месяца она уменьшается на 20% и через шесть месяцев — на 40%. Быстротвердеющие цементы уже после двух недель хранения переходят в разряд обычных. Для устранения этого явления следует время перемешивания бетонной смеси увеличить в два-четыре раза и применять добавки-ускорители твердения цементов.
При подборе состава бетона в расчетные формулы необходимо подставлять значение активности цемента. Она может быть выше марочного значения предела прочности. Повышение прочности цемента на 0,1 МПа приводит к снижению его расхода на 2–5 кг/м3.
Качество крупных заполнителей должно быть высоким. Одно из требований к крупному заполнителю — оптимальность его зернового состава. Она достигается составлением заполнителя из разных фракций. Применение крупного заполнителя неоптимального зернового состава приводит к перерасходу цемента.
Расход цемента зависит от крупности зерен щебня (гравия). Из табл. 7.5 видно, что чем крупнее зерна заполнителя, тем меньше коэффициент расхода цемента. Это объясняется тем, что с повышением крупности уменьшается удельная поверхность зерен заполнителя, и для обволакивания их потребуется меньше цементного теста, что в итоге приведет к уменьшению расхода цемента. Следовательно, щебень или гравий следует применять максимальной крупности, допустимой из условия бетонирования конструкций.
Таблица 7.5