Расход на куб бетона: Сколько цемента нужно на 1 куб бетона — расход в мешках
Расход цемента на куб бетона
Главная
Полезная информация
Сколько цемента нужно на куб бетона?
Цемент в бетоне является важнейшим компонентом, который связывает остальные составляющие. Его количество и свойства влияют на характеристики конечного продукта: прочность, устойчивость к механическим воздействиям, водонепроницаемость, морозостойкость и другие. В то же время цемент – это самый дорогой компонент, поэтому вопрос его количества в бетонном растворе вызывает особый интерес.
Однако эти цифры влияют не только на подорожание или удешевление полученного бетона. Так, большое количество цемента вызывает появление трещин после высыхания состава, а маленькое – снижение адгезии раствора и ухудшение его характеристик.
Расход цемента: что влияет на количество
При расчете необходимого количества цемента для приготовления бетонного раствора учитываются следующие нюансы:
- марка замешиваемого бетона, его плотность;
- типы используемых песка и щебня, их фракции, количество примесей;
- присутствие дополнительных компонентов – пластификаторов, упрочнителей и пр.
Перед началом строительства определяется марка бетона, пригодная для имеющихся условий. Здесь учитываются такие показатели как цели, масштабность работы, выдерживание заранее вычисленных нагрузок, устойчивость к влаге, морозам, перепадам температур, долговечность.
Полная информация о соотношении всех компонентов для приготовления того или иного состава указывается в специализированных справочниках.
Нормы расхода цемента на 1 м3 бетона
При изготовлении бетона в первую очередь нужно обращать внимание на марку цемента. Цифры, приведенные в маркировке смеси, должны в два раза превышать те, что указаны в наименовании приготавливаемого бетона. Так, для замешивания бетона марки М200 подойдет цемент М400.
В таблице ниже приведены примерные цифры по расходу цемента при приготовлении 1 м3 бетона определенной марки.
Допускается небольшая погрешность в 1 кг, в противном случае свойства готового продукта начнут изменяться.
Пропорции для замешивания бетона: рекомендованные цифры
Если к бетону не предъявляются жесткие требования, можно воспользоваться проверенной временем схемой: цемент, песок, щебень, вода – 1:2:4:0,5 соответственно. Перерасчеты на массу, к примеру, дают следующее соотношение: 330 кг х 600 кг х 1250 кг х 180 л.
Однако можно избавить себя от строгого учета приведенных норм и долгого и тщательного замешивания раствора. Для этого следует обратиться в компанию, которая предложит доставку готового раствора на строительный объект. Так, в случае с распространенной маркой бетона М300 цена за куб выйдет не намного выше, чем при самостоятельном приготовлении. Зато здесь удается избежать огромных трудозатрат, а в итоге будет получен продукт с проверенным качеством и уже готовый к употреблению.
- Предыдущая статья Готовый кладочный раствор: особенности
- Следующая статья Технология установки септика из бетонных колец
Что ещё почитать
Для чего применяют «легкий бетон»?
Легкий бетон обладает плотностью не выше 1800 кг/м3.
При его применении на 20% уменьшаются расходы на замес, и на 50% снижается трудоемкость.Обзор популярных добавок для бетона
Введением в раствор добавок можно изменить его физико-химические свойства, чтобы облегчить работу с материалом в нестандартных или экстремальных условиях. Пропорции цементного раствора для кладки кирпича В строительстве применяются различные строительные растворы: цементный, известковый, цементно-известковый раствор. Основное различие между ними заключается в виде используемого вяжущего вещества.сколько нужно мешков, количество, расчет
Бетон, используемый на строительной площадке, необходимо правильно подготовить, чтобы при эксплуатации он не рассыпался и не трескался. Качество ингредиентов и пропорции играют ключевую роль в создании такой смеси. Пропорции бетона (смеси цемента, песка, воды и гравия) различаются в зависимости от типа материала, который мы хотим получить.
Итак, мы покажем, как сделать бетон В10 (легкий) и В15 (тяжелый) и сколько для этого необходимо цемента.
Содержание статьи
Определяем класс бетона
Какой цемент выбрать
Смесь для легкого бетона
Соотношение цемента и воды для тяжелого бетона
Составляем пропорцию цемента, песка, щебня
Сколько надо цемента на 1 куб бетонной смеси?
Дозирование ингредиентов
Приготовление раствора на основе цемента
Определяем класс бетона
Бетон нужно делать по точному рецепту. При создании смеси используются стандарты и таблицы для определения необходимой рецептуры на 1 м3 смеси. В техническом описании проекта дома указываются рекомендации относительно класса бетона. При создании базового слоя в односемейных домах (также в качестве слоя на террасах и в качестве стяжки пола), используется легкий бетон, то есть это класс В 7,5 или В 10.
Для конструктивных элементов используется бетон класса В 15 или В 20 (согласно новой маркировке С 12/15 или С 16/20) — тяжелый бетон.
Его используют, например, для изготовления лестниц, ленточных фундаментов, стен, потолков, слоя пола на земле или столбов.
Во время строительных работ относительно легко самостоятельно сделать бетон с низкой прочностью, но гораздо сложнее создать бетон с высоким классом.
Следует помнить, что слишком мало заполнителя в смеси или добавление большого количества воды снизит прочность и свойства бетона. Если же мы сделали массу слишком густой, ее разбавление нужно производить цементным “тестом” — мы добавляем не только воду, а ее смесь с цементом.
Какой цемент выбрать
Чаще всего используются портландцемент (CEM I) или портландцемент с добавками (CEM II) или металлургический цемент (CEM III). Марки цемента (наиболее распространенные: 32,5 или 42,5) обозначают прочность на сжатие стандартного образца раствора (куб со сторонами 15 см) после 28 дней твердения (в МПа).
В случае бытового бетона используется портландцемент CEM I 32,5.
Также стоит обратить внимание на марку цемента. Наибольшей популярностью пользуются марки М400 и М500. Число 400 — это показатель максимальной прочности цементного изделия. Маркировка М400 означает, что изделие из него способно выдерживать сжимающую нагрузку 400 кг на 1 см3. Как правило, куб цемента марок М400 и М500 весит 1100 кг.
Важно, чтобы цемент не подвергался выветриванию, то есть не содержал слишком много твердых комков. Если мы будем использовать выветрившийся цемент, мы значительно снизим прочность получаемой смеси.
Изготовление бетона с помощью бетономешалкиСмесь для легкого бетона
Бетон B10 иногда в просторечии называют “легким бетоном”, но, согласно стандарту, легкий бетон — это смесь, которая после схватывания достигает прочности 6-9 МПа.
В таблице ниже указан расход цемента на 1м3 бетона, а также соотношение других составляющих смеси.
Эти количества можно использовать в качестве начальных значений для расчета пропорций для конкретной бетономешалки или ручного перемешивания.
| Пропорции составляющих на 1м3 бетона В10 | |
|---|---|
| Цемент | 180 кг |
| Вода | 150 л |
| Песок | 840 кг |
| Гравий | 1230 кг |
| Пропорции составляющих бетона В10 | |||
|---|---|---|---|
| Емкость бетономешалки | |||
| 0,15 м3 | 0,20 м3 | 0,25 м3 | |
| Цемент | 0,65 мешка или 1,25 ведра | 0,85 мешка или 1,5 ведра | 1 мешок 25 кг или 2 ведра |
| Вода | 1,3 ведра | 2 ведра | 2,25 ведра |
| Песок | 5 ведер | 6,5 ведер | 8 ведер |
| Гравий | 6 ведер | 8 ведер | 10 ведер |
Придерживаясь правил расчета, указанных в таблице, консистенция легкого цемента должна быть похожа на влажную почву, т.
е. плотная и пластичная. В этой смеси мало цемента, ее сложно тщательно перемешать в бетономешалке. Его проще сделать и перемешать самостоятельно в подходящей емкости или даже в самом котловане
Соотношение цемента и воды для тяжелого бетона
Соответствующий подбор соотношения компонентов смеси зависит от того, насколько прочный бетон мы хотим получить. Прочность выше при меньшем соотношении вода / цемент. Эти пропорции можно уменьшить, используя определенную дозу добавки, которая уменьшает количество воды. Однако использование слишком большого количества примеси может привести к необратимому и токсичному разделению компонентов.
Информацию о том, сколько мешков цемента на 1 куб бетона и для обычной бетономешалки необходимо использовать вы найдете в таблицах ниже:
| Пропорции составляющих на 1м3 бетона В15 | |
|---|---|
| Цемент | 270 кг |
| Вода | 165 л |
| Песок | 780 кг |
| Гравий | 1380 кг |
| Пропорции составляющих бетона В15 | |||
|---|---|---|---|
| Емкость бетономешалки | |||
| 0,15 м3 | 0,20 м3 | 0,25 м3 | |
| Цемент | 1 мешок или 2 ведра | 1,3 мешка или 2,5 ведра | 1,5 мешка или 3 ведра |
| Вода | 1,5 ведра | 2 ведра | 2,5 ведра |
| Песок | 4,5 ведер | 6 ведер | 7,5 ведер |
| Гравий | 7 ведер | 9 ведер | 11,5 ведер |
Бетон, изготовленный таким образом, будет иметь прочность на сжатие не менее 15 МПа через 28 дней.
Составляем пропорцию цемента, песка, щебня
При нестрогих требованиях к качеству раствора выбирается простое и проверенное временем соотношение: 1:2:4:0,5 (цемент, песок, щебень, вода, соответственно). В перерасчете на массу выходит 330 кг вяжущего, 600 – песка, 1250 – крупнофракционного наполнителя и 180 литров затворяемой жидкости. В остальных случаях пропорции подбирают и переводят на весовой расчет (признанный более удобным) согласно данным в таблице (при условии использования портландцемента с качеством не ниже М400):
Для портландцемента М400:
| Марка бетона | Пропорция по массе Ц/П/Щ | Объемный состав на 10 л: песок:щебень (л) | Количество раствора из 10 л сухой смеси |
|---|---|---|---|
| М100 | 1/4.6/7 | 41:61 | 78 |
| М150 | 1/3.5/5.7 | 32:50 | 64 |
| М200 | 1/2. 8/4.8 |
25:42 | 54 |
| М250 | 1/2.1/3.9 | 19:34 | 43 |
| М300 | 1/1.9/3.7 | 17:32 | 41 |
| М400 | 1/1.2/2.7 | 11:24 | 31 |
| М450 | 1/1.1/2.5 | 10:22 | 29 |
| М500 | 1/1/2.3 | 9:20 | 26 |
Для портландцемента М500:
| Марка бетона | Пропорция по массе Ц/П/Щ | Объемный состав на 10 л: песок:щебень (л) | Количество раствора из 10 л сухой смеси |
|---|---|---|---|
| М100 | 1/5.8/8.1 | 53:71 | 90 |
| М150 | 1/4.5/6.6 | 40:58 | 73 |
| М200 | 1/3. 5/5.6 |
32:49 | 62 |
| М250 | 1/2.6/4.5 | 24:39 | 50 |
| М300 | 1/2.4/4.3 | 22:37 | 47 |
| М400 | 1/1.6/3.2 | 14:28 | 36 |
| М450 | 1/1.4/2.9 | 12:25 | 32 |
| М500 | 1/1.2/2.6 | 10:23 | 30 |
Сколько надо цемента на 1 куб бетонной смеси?
| Марка бетона | Масса цемента, кг |
|---|---|
| М 100 | 166 |
| М 150 | 205 |
| М 200 | 241 |
| М 250 | 313 |
| М 300 | 329 |
| М 400 | 417 |
| М 450 | 469 |
| М 500 | 510 |
Дозирование ингредиентов
Следует помнить, что готовить бетонную смесь вручную и с использованием бетономешалки необходимо по-разному.
При смешивании ингредиентов в бетономешалке первой необходимо вливать воду и после добавлять цемент. Только в полученный таким образом раствор цемента постепенно вводим заполнитель и добавляем воду. Рекомендуется добавлять агрегаты поочередно, т.е. одно ведро песка, один гравий и так далее, пока не будет достигнуто правильное соотношение. Так получается смесь нужной консистенции и однородности. Воду вливать стоит небольшими порциями, чтобы облегчить перемешивание остальных ингредиентов.
При замешивании смеси в емкости, сухие ингредиенты (цемент, песок, гравий) смешиваются первыми, а затем постепенно добавляется вода. Все это время смесь нужно тщательно перемешивать. В бетономешалке, если мы сделаем то же самое, зерна цемента будут прилипать к влажным стенкам аппарата.
Если мы хотим получить большое количество бетонной смеси, мы должны использовать бетономешалку. При приготовлении меньшего количества, например 10-25 литров, достаточно использовать миксер на дрель.
Однако следует помнить, что такой бетон изготавливается в худших условиях перемешивания, чем при промышленном производстве. Поэтому товарный бетон всегда будет более качественным, чем самодельный. Когда мы сами делаем бетон, он будет иметь прочность максимум 15-20 МПа.
Приготовление раствора на основе цемента
Качество и однородность бетонной смеси зависят не только от выбранных пропорций и степени подготовки ингредиентов, но и от их последовательности соединения. В частном строительстве практикуются два способа самостоятельного приготовления растворов: ручной и механизированный с помощью бетономешалки. В первом случае вяжущее и наполнитель сначала тщательно перемешиваются в сухом состоянии (начиная с цемента и песка) и только потом затворяются чистой водой.
Все компоненты надо подготовить заранее с учетом требуемых объемов.
При механизированном замесе рекомендуемая абсолютно другая последовательность. Вначале в чашу бетономешалки заливается около 80% от общей доли воды, после чего вводится небольшими порциями, с периодическим включением вращения барабана или лопастей – песок и цемент, в конце – крупнофракционный наполнитель. Оставшаяся доза жидкости вливается малыми дозами, избыток отрицательно сказывается на прочности бетона.
В целом при приготовлении раствора надо учесть следующие правила:
- При закладке арматурного каркаса (бетонирование фундаментов, несущих стен и перекрытий) в состав вводят повышенную долю цемента – от 220 кг на один кубометр, это минимальная норма для ЖБИ.
- Заявленная марка прочности цемента ухудшается при длительном хранении, использовать для замеса с теми же пропорциями вяжущее, выпущенное более полугода назад, нельзя.
- Итоговый класс бетона зависит от качества наполнителя: песка, щебня или гравия. Увеличение доли цемента положительно влияет на прочность, но лишь до определенной грани: при вводе его более 400 кг на один куб раствора она будет неизменной, а при засыпке свыше 500 – начнет падать. Схема приготовления раствора
- При приготовлении бетонных смесей для фундамента используется щебень или гравий с прочностью на сжатие не ниже 800 кг/см2.
- Суммарный объем закладываемых компонентов по отдельности всегда выше, чем у получаемого раствора, это нужно учесть при расчете материалов.
- Перед приобретением цемента стоит проверить не только дату изготовления и наличие сертификата, но и уточнить его насыпную плотность, рекомендуемый минимум составляет 1300 кг/м3.
- Для ускорения процесса нужно выбрать рабочую емкость для засыпки (чаще всего – ведро) и рассчитать сколько весит песок и щебень при полном ее заполнении и уплотнении.
- Поправка (снижение В/Ц соотношения) при переувлажнении наполнителя обязательна.
- Указанные в таблице выше значения актуальны при использовании исключительно свежего цемента с маркой прочности не ниже М400. Приготовление бетонных смесей на основе уступающего по качеству вяжущего увеличивает его долю в разы. Рекомендуемые составы смесей, расход компонентов
- Существует способ перерасчета пропорций при необходимости применения уступающего в качестве цемента. Коэффициенты перехода к следующей марке составляют не менее 0,9 именно на это значение надо увеличить долю вяжущего в бетонной смеси.
- Получить бетон высокого класса на основе цемента с более низкой маркой прочности невозможно.
- При замесе раствора для заливки монолитного фундамента ввод щебня в состав обязателен. Оптимальное соотношение его с песком в объемном выражении достигает 0,8:0,5.
- Допустимое отклонение при подборе дозировки на один куб для цемента не превышает 1 кг, для щебня – 5.
Как рассчитать количество цементного раствора в кирпичной кладке и штукатурке
Систематическая укладка кирпичей в несколько слоев с помощью раствора называется кирпичной кладкой. Чтобы кирпичная кладка была прочной, кирпичи укладываются горизонтально рядом и один над другим. Стена из кирпичной кладки представляет собой конструкцию, созданную путем укладки кирпичей по определенному рисунку.
Кирпичи, используемые в строительстве
Ниже приведены три наиболее часто используемых кирпича в строительстве:
- Зольный кирпич
- Пустотелый кирпич
- Красный кирпич
Кирпич стандартного размера
- Зольный кирпич
Стандартный размер кирпича из зольной пыли
мм.
- Пустотелый кирпич
Стандартные размеры пустотелого кирпича 30x15x15 см.
- Красный кирпич
Обычный размер кирпича 190 х 90 х 90 мм в мм.
Что такое миномет?
Раствор — это в основном рабочая паста, которая затвердевает и используется для связывания строительных блоков, таких как камни, и бетонных блоков кладки, для уплотнения неровных участков между ними, для равномерного распределения их веса и для украшения каменных стен красивыми цветами или узорами.
Соотношение цементного раствора
В каменном строительстве используются многие типы растворов в зависимости от их применения, вяжущих материалов, прочности, объемной плотности и назначения.
1. Кирпичная кладка
- Для армированной кирпичной кладки – 1:2 до 1:3
- Для всех работ во влажных условиях – 1:3
- Для обычной кладки с кирпичом – 1:3 до 1:6
- Для несущих конструкций – 1 :3 или 1:4
- Для архитектурных работ – 1:6
2. Штукатурные работы
- Внутренняя штукатурка (если песок не мелкий, т.е. модуль крупности> 3) – 1:5
- Для внутренней штукатурки (если возможен мелкий песок) – 1:6
- Для наружной и потолочной штукатурки – 1:4
Как рассчитать, сколько кирпичей требуется для стены?
Сначала рассчитаем количество кирпичной кладки, необходимое на 1 м3 объема кирпичной кладки.
1 м3 = 1 м3 = 1 м3 = 1 м3 = 1 м3 = 1
Кирпичи с раствором размером 20 см x 10 см x 10 см.
19 см x 9 см x 9 см (без раствора) – стандартный размер кирпича.
Количество кирпичей на м3 = 1/(0.200.10.0.10) = 500 шт. Итак, нам нужно выяснить, сколько кирпичей и сколько раствора.
Фактический объем кирпича = 500 x (0,190,090,09) = 0,7695 M3
Объем раствора = 1 — 0,7695 = 0,2305 M3
0,2305 + (0,230510/100) = 0,2305 + 0,02305 = 0,25355 M3 WATEG
, потому что это — это 0,205 + 0,02305 = 0,25355 M3. влажный объем раствора, сухой объем обычно на 25 процентов больше.Для сухого объема раствора добавьте еще 25% объема.
= 0,25355 + (0,235525/100) = 0,25355 + 0,0633875 = 0,3169 м3 м3 м3 м3 м3 м3 м3 м3 м3 м3 м3 м3 м3 м3 м0003
На 1 м3 кирпичной кладки требуется 500 кирпичей.
На 1 м3 кирпича требуется 0,3169 м3 раствора.
Соотношение цементного раствора для кирпичной кладки
Рассмотрим следующий сценарий: длина стены 3 метра, ширина 2 метра, толщина 0,23 метра.
Объем кирпичной кладки = 9 х 5 х 0,23 = 10,35 м3
Мы знаем, что на 1 м3 кирпичной кладки требуется 500 шт.
Значит, при кирпичной кладке 10,35 м3 500 х 10,35 = 5175 №№
Также учтите, что на 1 м3 кирпичной кладки требуется 0,3169м3 раствора.
В итоге на 10,35 м3 кирпичной кладки формула 0,316910,35 = 3,28 м3.
Теперь разберемся, сколько в растворе цемента и песка.
Соотношение смешивания 1:4
Рассмотрим соотношение строительного раствора 1:4.
4 части песка, 1 часть цемента
1+4 = всего 5 частей
1. Бетон (мешки)
2. 1/5 x Цемент (объем раствора) = одна пятая трети трети трети трети (объем 1 мешка цемента = 0,035 м3) = 0,656 м3 = 0,656/0,035 = 0,656/0,035 = 0,656/0,035
18,74 мешка цемента = 19 мешков цемента
2. Мешки с песком (куб. фут)
3. 4/5 x 3,28 = песок
2,62 м3 песка
Что касается соотношения компонентов смеси (1: 6)
1 часть цемента, 6 частей песка. 0,035 м3 цемента = 0,46 м3
13,14 мешка с цементом
2.
Мешки с песком (куб. футов)
3. 6/7 x 3,28 = песок
2,18 м3 песок
1. Цементный раствор (общий) (1:4)
19 мешков цемента, 2,62 м3 песка (92,52 фут3)
2. Для раствора Изготовлен из цемента (1:6)
13 мешков цемента, 2,18 м3 песка (77 футов3)
РАСХОД ЦЕМЕНТА НА ШТУКАТУРКУ
Рассмотрим стену длиной 15 м, шириной 8 м и толщиной 12 миллиметров штукатурки (0,012 м)
Сначала рассчитайте объем цементной штукатурки.
Объем цементного раствора для штукатурки = 15x8x0,012 = 1,44 м3
1,44 + 1,44x(10/100) = 1,44 + 0,144 = 1,584 м3 при добавлении 10% отходов (влажный объем раствора)
Поскольку это влажный объем раствора сухой объем часто на 25% больше.
Для сухого объема раствора добавьте еще 25% объема.
1,74 м3 = 1,584 + (1,58425/100) = 1,584 + 0,1584
Соотношение цементного раствора 1:4
(Общая часть = (1+4) = 5 частей) 1 часть цемента, 4 части песка0003
1.
Бетон (1 часть)
2. 1/4 x 1,74 = цемент
= 0,435 м3 (1 мешок с объемом цемента = 0,035 м3)
12,42 = 0,435 / 0,035
12,42 пакети 2. Мешки с песком (4 части)
3. 4/5 x 1,74 = песок
1,392 м3 песка
Соотношение цементного раствора 1:6
1 часть цемента, 6 частей песка
x 1,74002 (1,74002) 7) = Цемент= 0,24 м3 (объем 1 мешка цемента = 0,035 м3)
= 0,24/0,035 = 7,10
7,10 мешков с цементом
2. Мешки с песком (4 части)
3. 6/7 x 1,74 = песок
1,49 м3 песка
цемента, 1,392 м3 песка (49,15 фут3)
Чтобы приготовить цементный раствор 1:4, смешайте следующие ингредиенты в миске. 7,10 мешка цемента, 1,49 м3 песка (52,61 фут3)
РАСЧЕТ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА В КИРПИЧНОЙ Кладке
Объем одного кирпича без раствора = 228x107x69= (мм->м) = (0,228×0,107×0,069) = 0,00168 м3
Поскольку толщина раствора
= 10 мм (0,01 м) 228x107x69 мм
= 238x117x79 мм +0,01) x (0,107+0,1) x (0,069+0,1) = 0,238×0,117×0,079 = 0,002199834 м3
Следовательно,
Количество кирпичей в 1 м3 = 1,0 / (0,00219
) = 9904,52 Общий объем стена для кирпичной кладки = 3 м x 3 м x 0,107 м (толщина кирпичной стены 107 мм) = 0,963 м3
Итак, количество кирпичей, необходимых для стены = 0,963 x 454,57 = 437,75 – 440 шт.
кирпичей
Считать процент отходов равным 10 % или 15 %
Всего шт. кирпичей = 440 + (10 x 440 )/100 = 484 – 480 шт.
Так как нам нужно 500 шт. 454,57 x 0,00168 = 0,7636776 м3
Объем раствора = объем кирпичной кладки на 1 м3 – объем кирпича
Следовательно, объем раствора = 1,0 – 0,7636776 = 0,2363224 м3
Цемент = (сухой объем раствора x соотношение цемента)/ сумма соотношений (доля)
Сухой объем раствора = 0,2363224 x 1,33 = 0,314308792 м3 0.314308792 x 1) / (1+6) = 0.2128/7= 0.044
6 m3Sand = 0.2694 x 1600 = 431.04 kg /1000 = 0.43104tonnes
OR
Sand = 0.2694 x 35.3147 = 9.5137 cft
0.963m3 of кирпичной стене нужен песок в кубических футах = 0,963 x 9,5137 = 90,161-10 футов
Итак, результат для заданных данных
1. Марка раствора = 1:6 (цемент: песок)
2. Объем кирпичной стены 3 м x 3 м (4″) = 0,621 м3
3. Кирпич класса А (228 мм × 107 мм × 69 м)
4. Толщина раствора = 10 мм
Заключение
Perlcon — это компания, которая олицетворяет перемены и творчество.
С единственной в своем роде линейкой строительных материалов, которая помогает сэкономить на использовании материалов, а также ускорить работу на месте и быть экологически чистой.
Не забудьте проверить: клей для плитки или цемент: какие плюсы и минусы?
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].
Производство цемента по регионам, здесь. Поскольку производство цемента примерно отслеживает потребление (см. здесь и здесь), это должно в основном отслеживать, где используется бетон. Обратите внимание, что это дает еще одно значение для общего мирового производства цемента в 4,65 Гт. 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 на , 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 свою общую площадь за 20 лет в стране с населением более миллиарда человек и используете для этого бетонные конструкции.
Жилая площадь в Китае, через здесь 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:
Использование цемента в Великобритании по применению, здесь 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 равным объемом древесины [9], вам потребуется в 90 296 раз больше, чем втрое, 90 297 общего годового объема заготавливаемой древесины во всем мире [10], что придает несколько иной смысл проблеме. .
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 как тяжелые выбросы как материал. 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 серьезным 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 будут оставаться 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, мозговым 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 цемента9.0297
[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 подобное с цементом, как и с другими громоздкими и малоценными материалами, в том смысле, что он производится на множестве распределенных производственных мощностей относительно близко к тому месту, где он используется.
См., например, здесь карту цементных заводов в США около 2001 года.
[7] — 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 высокий уровень потребления цемента в странах со средним уровнем дохода привел 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.