К.т.н. Корниенко П.В., магистрант Гакштетер Г.В.

Павлодарский государственный университет им. С Торайгырова, Казахстан

Экономическое обоснование производства модифицированных бетонов

На современном этапе развития технологии строительства проблемы повышения качества, долговечности, экономичности бетона и железобетона успешно решаются путем химизации этой отрасли. Под химизацией понимается использование различных органических и неорганических соединений в качестве специальных добавок к бетону. Вводимые в незначительных количествах (до 5% от массы цемента) они существенно улучшают физико-механические свойства бетонов, понижают их себестоимость за счет экономии материалов и упрощения технологии их производства [1]. Для решения этих задач наиболее эффективны комплексные модификаторы. По данным [2] это могут быть комплексы суперпластификатора и различного вида добавок, например, воздухововлекающей, газообразующей, регуляторов кинетики схватывания и твердения и др.

Авторами данной статьи были проведены исследования по подбору состава бетонной смеси, модифицированной комплексом добавок, с учетом местных заполнителей. Задание на подбор состава заключалось в получении «холодной» (на непрогретых компонентах) бетонной смеси с подвижностью П3 согласно ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия», с началом твердения не позднее 1ч, распалубочной прочностью после 16 ч прогрева двумя электропушками мощностью W30 кВт не менее 70% от проектной. Подобранная смесь предназначалась для изготовления плит ограждений ПО 40-20 на одном из полигонов ЖБИ Павлодарской области.

После анализа специальной литературы и последующего мониторинга рынка химических добавок в Павлодарской области авторами были выбраны следующие модификаторы бетонов: гиперпластификатор Glеnium 51 и ускоритель твердения Х-SЕЕD 100. Выбор комплекса модификаторов бетонной смеси, состоящего из суперпластификатора и ускорителя твердения наиболее эффективен для условий, указанных в задании на подбор состава бетонной смеси. Этот выбор сообразуется с рекомендациями ряда авторов [1, 2, 3, 4]. Добавки вводились по массе в процентах от массы цемента: Glеnium 51 - 1 % массы цемента; Х-SЕЕD 100 - 1 % массы цемента.

Остальные компоненты бетонной смеси: вяжущее - ПЦ 400 Д20 г. Семей, активностью 33 МПа, нормальной густотой 29,6 %; мелкий заполнитель - песок Мк 1,7; крупный заполнитель - щебень фр. 5-20 из отходов цветной металлургии, марка по дробимости Др1000. Представленные компоненты бетонной смеси доступны всем предприятиям г. Павлодара. Следует заметить, что песок добывался из собственного карьера предприятия-изготовителя.

Были изготовлены образцы-кубы с размерами ребра 15 см из бетонов контрольного состава и модифицированного бетона. Образцы-кубы твердели совместно с конструкциями по следующему режиму: предварительное выдерживание - 2ч; прогрев электропушками в течение 12ч. Параллельно была изготовлена опытная партия изделий ПО 40-20 из бетона контрольного состава и модифицированного бетона (каждая партия -6 штук). Прочность образцов-кубов определяли неразрушающим методом ударного импульса по ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля», затем образцы-кубы испытывали на прочность согласно ГОСТ 10180-90 «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». После, высчитывали градуировочную зависимость для данного состава бетонной смеси в соответствии с ГОСТ 18105-86 «Бетоны. Правила контроля и оценки прочности». Установив градуировочную зависимость, испытывали готовые изделия методом ударного импульса прибором ИПС МГ 4.03 с введением коэффициента совпадения согласно паспорта прибора.

В Таблице 1 и 2 представлены результаты средних значений прочности образцов-кубов и результаты испытаний готовых изделий методами неразрушающего контроля. В Таблице 3 - физико-механические характеристики образцов обоих составов.

Таблица 1 - Сравнительная характеристика испытаний на прочность образцов-кубов контрольного и модифицированного составов

Состав		Расход добавки, % от массы цемента	Бетонная смесь, 1м^3				Прочность бетона на сжатие, МПа в возрасте, сутки
			расход цемента, кг	плотность, кг/м^3	В/Ц	ОК	5^*ч.	1	3	7	14	28
1	Контрольный (МЗ00)	—	412	2427	0,4	12	-	6,7	-	21,2	22,3	29,5
2	Glеnium 51 Х-SЕЕD 100	1,0 1,0	412	2422	0,3	17	3,3	13,0	20,7	32,3	36,7	48,5

* -прочность через 5 часов твердения

Таблица 2 - Сравнительная характеристика испытаний на прочность железобетонных конструкций изготовленных из контрольного и модифицированного составов бетонной смеси

Состав		% вводимой добавки	Бетонная смесь, 1м^3			Прочность бетона на сжатие МПа, в возрасте, сутки
			расход цемента, кг	В/Ц	ОК	1	3	7	14	28
1	Контрольный (МЗ00)	—	412	0,4	12	9,3	16,3	21,2	22,9	25,4
2	С1еnium 51 + Х-SЕЕD 100	1,0 1,0	412	0,3	17	19,1	21,7	35,8	39,1	48,6

Таблица З - Физико-механические характеристики бетона

Показатель	Контрольный состав	Рекомендуемый состав
Марка по прочности	МЗ00	М450
Плотность, кг/м^3	2427	2447
Марка по водопроницаемости	W2	W8

Анализ полученных результатов выявил возможность снижения расхода цемента для получения марки бетона М300. Применение комплекса модификаторов позволило сократить расход цемента на 17% при той же удобоукладываемости бетонной смеси.

Результаты испытаний конструкций из модифицированных бетонов с учетом экономии цемента приведены в Таблице 4.

Таблица 4 - Результаты испытаний образцов из модифицированного бетона

Состав	% вводимой добавки	Бетонная смесь, 1м^3			Прочность бетона на сжатие, МПа, в возрасте, сутки
		расход цемента, кг	В/Ц	ОК	1	3	7	14	28
С1еnium 51 Х-SЕЕD 100	1,0 1,0	342	0,3	16	17,3	20,3	29,1	32,4	35,6

Проведенные исследования позволили существенно удешевить себестоимость изделий, упростить технологию их изготовления, уменьшить трудозатраты рабочих завода. Повышенная стоимость 1 м³ модифицированного бетона компенсируется: увеличением оборота матриц-опалубок в 2 раза, отказом от их предварительного прогрева, уменьшением времени вибрирования, снижением времени прогрева в 2 раза, снижение затрат на прогрев не менее чем в 2 раза. В Таблице 5 показан расчет себестоимости 1м³ бетона контрольного состава.

Таблица 5 — Себестоимость 1м³ бетона контрольного состава

Компонент/ Показатель	Цена за единицу продукции, тг	Масса/ Количество	Стоимость для бетона контрольного состава, тг
Цемент, кг	14 тг	412	4944
Песок кг	-	850	-
Щебень кг	3	1150	3450
Прогрев матрицы-опалубки. Расход дизтоплива л	80	200	16000
Прогрев бетона, кВт/ч	6	1440	8640
Итого	-	-	33034

При подсчете себестоимости 1м³ бетона рекомендуемого состава не учитывалось уменьшение затрат на расход электроэнергии по причине сокращения времени вибрирования, трудозатрат рабочих (процесс укладки модифицированной бетонной смеси осуществлялся одним человеком). Ожидаемая экономия денежных средств при освоении заказа в 300 плит (объем 1 плиты составляет 0,63 м³) составит не менее 45%. Себестоимость 1м³ бетона рекомендуемого состава приведена в Таблице 6.

Таблица 6 - Себестоимость 1м³ бетона рекомендуемого состава

Компонент/ Показатель	Цена за единицу продукции, тг	Масса/ Количество	Стоимость для бетона контрольного состава, тг
Цемент, кг	14 тг	342	4788
Песок, кг	-	880	-
Щебень, кг	3	1200	3600
С1еnium 51, кг	520	3,42	1778
Х-SЕЕD 100, кг	1018	3,42	3448
Прогрев матрицы-опалубки. Расход дизтоплива, л	-	-	-
Прогрев бетона, кВт/ч	6	360	2160
Итого, тг	-	-	15954

При расширении программы исследования эффективность и экономическая целесообразность применения комплекса модификаторов бетонных смесей, несомненно, возрастет.

Литература:

1. БатраковВ.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.,1998. – 786с.

2. Баженов Ю.М., Демьянова В.С., Калашников В.И. Модифицированные высококачественные бетоны/Научное издание. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. – 368с.

3. Ружинский С.И. Ускорители схватывания и твердения бетонов// «Популярное бетоноведение», №5, 2010г. С. 14.

4. Изотов В.С. Химические добавки для модификации бетонов: монография/В.С. Изотов, Ю.А. Соколова. —М. : Казанский Государственный архитектурно-строительный университет : Издательство «Палеотип», 2006. — 244 с.