Цемент, песок, щебень — подбор и расход материалов на 1 куб бетона

РЕКЛАМА

Таблица марок и класс бетона по прочности на сжатие

Цементные растворы и бетоны можно готовить на стройплощадке. Рекомендуется в их состав включать добавки для увеличения пластичности, ускорения схватываемости и снижения водопроницаемости.

Для получения бетона требуемого класса по прочности на сжатие, рекомендуется использовать следующие марки и количества цемента:

Марка бетона, (*) кг/см²

В процессе хранения цемент теряет свою активность. Расход цемента в таблице указан для цемента со сроком хранения не более двух месяцев. Расход цемента со сроком хранения в нормальных условиях более 3-х месяцев увеличивают на 20%; более 6-ти месяцев — на 30-40%; Цемент со сроком хранения более 12-ти месяцев применять не рекомендуется.

При использовании лежалого цемента в 2-4 раза увеличивают время перемешивания смеси. Рекомендуется вводить добавки, ускоряющие твердение бетона.

Для приготовления бетона средней прочности используют смесь из 1 части (по объему) цемента, 2,5 части песка средней крупности и 4-х частей заполнителя — гравия или щебня.

Правильное приготовление бетона класса В15

На стройплощадке можно приготовить бетон класса по прочности на сжатие В15 и не более. Более прочный бетон готовят на заводе и привозят на стройплощадку на автомобиле — миксере.

Если проектом строительства дома предусмотрена укладка бетона более высокого класса, чем В15, то необходимо заказать доставку бетона с завода, или обратиться к проектировщику-конструктору для корректировки проекта. Самостоятельно понижать класс прочности бетона по сравнению с тем, что указан в проекте, очень рискованно.

Бетон класса В15 полужидкой консистенции легко приготовить в бетономешалке на стройплощадке и уложить в опалубку.

В бетономешалке рабочим объемом 200 литров можно приготовить бетон класса В15 по следующему рецепту:

Расход материалов для приготовления 0,16 м³ бетона класса В15. Для дозировки ведром указан объем в литрах.

Один замес будет содержать 160 литров (0,16 м³) готового бетона. Для приготовления 1 куба бетона необходимо сделать —  1 м³ : 0,16 м³ = 6,25 замесов.

Указанное соотношение ингредиентов смеси примерное и зависит от многих факторов. Например, количество песка в смеси должно быть достаточным, чтобы заполнить все промежутки между гранулами заполнителя. При крупных размерах гранул щебня количество песка немного увеличивают, а для мелкого заполнителя наоборот, уменьшают.

Для более точного определения соотношения песка и щебня можно поступить следующим образом. В ведро насыпают до краев порцию щебня, встряхиванием — уплотняют щебень. Затем щебень заливают водой вровень с поверхностью щебня. Объем залитой воды и будет равен объему песка, который необходимо добавить в бетонную смесь на каждое ведро щебня.

Расход цемента тоже корректируют в зависимости от его марки, срока хранения и требуемой прочности бетона (см. таблицу выше).

Приготовленный цементный раствор должен обладать хорошей пластичностью, подвижностью. Такой раствор легче выравнивается и лучше уплотняется. Для увеличения пластичности используют специальные добавки — сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ) в количестве 0,15-0,25% от массы цемента; мылонафт (М1) — 0,1-0,2% от массы цемента, и другие. В домашних условиях мастера часто добавляют в бетономешалку небольшое количество измельченного на терке хозяйственного мыла.

Подвижность бетонной смеси зависит также от соотношения между песком и щебнем. Наилучшая подвижность достигается при некотором оптимальном соотношении, при котором толщина прослойки цементного теста максимальная. При содержании песка в смеси заполнителей сверх этого значения бетонная смесь делается менее подвижной, что объясняется увеличением площади поверхности смеси заполнителей.

Для придания бетонной смеси большей подвижности в бетон часто добавляют значительно больше воды, чем необходимо (40…70% от массы цемента). Бетон не следует делать слишком жидким, добавляя много воды. Конструкции из жидкого бетона будут сохнуть несколько месяцев, иметь пониженную прочность и морозостойкость. Увеличивается риск значительной усадки и растрескивания бетона.

Товары для дома

⇆

Избыточная вода, не вступившая в химическую реакцию с цементом, остается в бетоне в виде водяных пор и капилляров и испаряется, оставляя воздушные поры. В обоих случаях бетон будет ослаблен наличием пор и чем больше воды, тем больше пор и тем самым меньше прочность и морозостойкость бетона.

На прочность бетона также влияет качество заполнителей, щебня и песка. Применение мелких заполнителей, наличие глины и мелких пылевидных фракций, органических примесей уменьшает прочность бетона. Бетон на гранитном или гравийном щебне будет более прочным, чем на известняковом щебне.

Качество перемешивания и степень уплотнения бетонной смеси существенно влияют на прочность бетона. Прочность бетона, приготовленного в бетоносмесителях принудительного смешивания, выше прочности бетона, приготовленного в гравитационных смесителях на 20-30%.

Качественное уплотнение бетонной смеси повышает прочность бетона, так как изменение средней плотности бетонной смеси на 1% изменяет прочность на 3-5%.

Где купить бетономешалку

⇆

В частном домостроении редко когда требуется применение бетона марки более, чем М 300.

Состав бетонной смеси на 1 куб. метр бетона. В скобках указано объемное соотношение ингредиентов. Например, для приготовления бетона М 200 необходимо взять на 10 литров цемента, 38 л. щебня, 28 л. песка и 7 л. воды.

В видеоролике показан процесс приготовления бетона в бетономешалке. Обратите внимание на правильную последовательность загрузки материалов. Сначала в бетономешалку заливают воду и добавки (если есть). Затем загружают небольшую порцию щебня, тяжелые гранулы которого способствуют равномерному перемешиванию ингредиентов. Далее засыпают весь цемент, потом песок и только в последнюю очередь добавляют оставшийся щебень.

Витрати фібри для бетону. Скільки фібри додовати до бетону? // ТМ FIBER

Фібробетон є відносно новим будівельним матеріалом, переваги якого далеко не всі встигли оцінити. Якщо ви збираєтеся використовувати його вперше, то у вас можуть виникнути питання про основні правила приготування правильної будівельної суміші. Тут ми детально розповімо про те, який повинен бути витрата фібри поліпропіленової на обсяг бетону, а також на що звернути увагу при роботі з фіброю, щоб вона повністю розкрила свій потенціал.

 

Коротко про те, яку фібру ми виготовляємо, і що дає її використання

 

Наша компанія є лідером виробництва поліпропіленових волокнистих матеріалів, які застосовуються як мікро- і макроармуючий компонент в різних будівельних сумішах.

 

Використання полімерної фібри дозволяє помітно зменшити усадочні явища і розшарування в бетонній суміші, а також збільшити її стійкість до навантажень на розтяг і вигин, корозійну стійкість, і опір зовнішнім механічним впливам.

 

 

Якщо проводити паралель між роботою волокон фібри і арматурних сіток в бетонній конструкції – то це майже як кубик цукру-рафінаду в чашці чаю. Арматурна сітка – кубик цукру просто лежить на дні, а фібра – він розчинився, і ваш чай став солодким.

 

Ми виробляємо три види фіброволокна з поліпропілену, кожен з яких має свої технічні характеристики і призначення:

 

• FIBER MICROARM – з довжиною волокна від 2 до 18 мм, і кількістю одиничних волокон в середньому 500 000 000 шт на 1 кг матеріалу;
• FIBER POLIARM – з довжиною волокна від 25 до 40 мм, і кількістю одиничних волокон в 1 кг 40 000-90 000 шт;
• FIBER X MESH – спеціальний варіант фібри, що представляє собою жорсткі скручені полімерні волокна з довжиною 23, 39, і 54мм і кількістю їх на кілограм 900 000, 500 000, і 375 000 шт, відповідно.

 

Давайте розповімо про кожен вид фібри і про норми її використання докладніше, а також визначимо середні витрати фібри на мішок цементу, і витрати фібри на куб бетону, щоб вам було зручніше і простіше почати роботу з цим матеріалом.

 

FIBER MICROARM

 

Екструдовані мікрволокна цього виду фібри піддаються під час виробництва хімічним і композитним модифікаціям. Спочатку лабораторні дослідження, а потім і тривалі практичні випробування підтвердили ефективність мікроволокна в зниженні тріщин при усадці (до 70%) і підвищенні міцності бетону на розтяг при вигині (до 30%).

 

Ми виробляємо 5 видів такої мікрофібри з різною довжиною волокон: 2, 4, 6, 12, 18 оптимальна якість бетону можна отримати, коли при проведенні робіт враховується довжина ниток фібри, а також товщина бетонного покриття (конструкції) і фракційний склад наповнювачів. Якщо брати усереднені дані для FIBER MICROARM, то витрата фібри в бетон складе 0,6-1,1 кг на 1 куб суміші. При зменшенні довжини волокна (2мм використовується в сухих будівельних сумішах, 4мм при штукатурних роботах і створенні декоративних виробів) витрата фібри буде зменшуватися. При збільшенні довжини (12мм використовується для стяжок, підлоги, проведення торкретування і створення пористих бетонів, 18 мм для монолітних конструкцій, що піддаються значним навантаженням) витрати можуть зрости до 2. 5 кг на 1 кубометр бетону. В останньому випадку збільшується і час перемішування до рівномірного розподілу волокна в обсязі бетону.

 

• Якщо вас цікавить витрата мікрофібри на 1 мішок цементу, то для марки М200 він становитиме приблизно 0.12-0.15 кг.

 

Тим, хто бажає докладніше дізнатися правила роботи з мікрофіброю і норми її витрати для кожного виду робіт, рекомендуємо уважно ознайомитися з «технічною картою» її застосування.

 

FIBER POLIARM

 

Макрофібра Поліарм дозволяє проводити об’ємне армування бетонів по всьому об’єму конструкції. Вона представляє собою окремі елементи звивистої форми, кожен з яких вкритий складом, що поліпшує адгезію. Застосування макрофібри дозволяє підвищити міцність бетону на розтяг і вигин (до 24%), а також зменшити вагу елемента без зниження його міцності. На підприємстві ТОВ «ДИИФ» випускається 2 види макрофібри з волокнами по 25 і 40 мм.

 

Фібра з волокнами 25 мм використовується при виготовленні підлоги, стяжок і дорожніх покриттів. В цьому випадку її витрата становить 2,2-4,0 кг на 1 куб бетон. При виготовленні об’ємних конструкційних елементів житлових і промислових будівель і споруд витрата може зростати до 6 кг на кубометр.

 

Фібра з волокнами 40 мм використовується при зведенні елементів тунелів, доріг і шахт. В цьому випадку її витрата складе від 2 до 10 кг на 1 куб бетону. При використанні FIBER POLIARM у гідротехнічних спорудах і банківських сховищах, пропорції фібри для бетону можуть доходити до 14 кг на кубометр суміші.

 

Якщо бажаєте докладніше дізнатися про технічні умови використання макрофібри нашого виробництва, області її застосування і методиках роботи (рекомендації по використанню і часу змішування), то ознайомтеся з «технічною картою» застосування матеріалу.

 

FIBER X MESH

 

Таке макроволокно має вигляд дрібно нарізаних сплетених канатів з поліпропілену. Ця складна форма дозволяє досягти прекрасних адгезивних властивостей, а ще вона зручна при створенні різного роду стяжок і покриттів з бетону. FIBER X MESH створювалася як більш сучасний, легкий і стійкий до будь-якого агресивного середовища замінник сталевої фібри.

 

Для порівняння – один куб фібробетону з FIBER X MESH містить в 22 рази більше армуючих елементів, ніж куб бетону зі сталевою фіброю.

 

Ми випускаємо це волокно в 3-х розмірах – 23, 39, і 54 мм. Розмір волокон 23-39 використовується при товщині шару заливки бетону до 100 мм. Розмір волокон 39-54 використовується при перевищенні цього параметра. Таким чином, макроволокно 39 мм є універсальним для армування бетону фіброю. Його середня витрата при проведенні робіт становить 1-3 кг на кубометр бетонної суміші. Для отримання більш детальної інформації по роботі з FIBER X MESH вивчіть «технічну карту» її застосування. Там же ви зможете знайти рекомендації по використанню та сертифікати випробувань.

 

Загальні норми витрат фібри для бетону. На що орієнтуватися?

 

Як ви могли зрозуміти, витрата фібри для бетону буде залежати не тільки від проведених робіт, але і від її розміру і типу волокон. При порушенні норм позитивний ефект використання волокнистих матеріалів в бетонних роботах може не бути досягнутий в повному обсязі. Щоб не писати багато, ми наведемо узагальнену таблицю, яку ви зможете використовувати.

 

Розмірність волокна (мм)	Тип робіт, що проводяться	Норми витрат фібри на 1куб бетону, кг
ПОЛІПРОПІЛЕНОВА ФІБРА «MICROARM»
2	Використання сухих будівельних сумішей	0,6-0,9
4	Сухі будівельні суміші, штукатурні роботи, декоративнівироби, рідкі шпалери	0,6-0,9
6	Виробництво тротуарної плитки, створення малих архітектурних форм	0,6-1,1
12	Стяжка, виготовлення підлогиупромислових спорудах, елементи дорожнього покриття, легкіпористі бетони	0,9-2,0
18	Монолітні бетонніпідлоги, які розраховані на значні механічні навантаження	0,9-2,5
ПОЛІПРОПІЛЕНОВА ФІБРА «POLIARM»
25	Промислові підлоги, стяжки, дорожніта аеродромні покриття	2,2-4,0
25	Бетонні конструкційніелементи будівельта споруд	3,0-6,0
40	Бетонні конструкційні елементи в тонелях, дорогах, шахтах	2,0-10,0
40	Гідротехнічні споруди, банківські сховища	10,0-14,0
ПОЛІПРОПІЛЕНОВА ФІБРА «X MESH»
23	Шар бетонного покриття товщиною до 100 мм	1-3
39	Шар бетонного покриття товщиною близько 100 мм	1-3
54	Шар бетонного покриття товщиною більше 100 мм	1-3

 

Сподіваємося, ця таблиця допоможе зрозуміти, скільки фібри додавати в бетон в кожному конкретному випадку, але при виникненні питань щодо застосування нашої продукції, ви завжди можете звернутися до працівників підприємства за телефонами, вказаними на сайті в розділі «Контакти». Ми виробляємо, випробовуємо та реалізуємо мікро- та макро-волокна більше 10 років, а також мультифіламентну нитку для різних галузей промисловості та будівництва.

 

Якщо ви хочете використовувати найсучасніші матеріали, тим самим спрощуючи логістику і скорочуючи витрати на будівництво та експлуатацію будівель і споруд, то можете сміливо звертатися в ТОВ «ДІІФ» — ми завжди будемо раді допомогти своїм клієнтам!

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.

Общая ежегодная добыча массы цивилизацией, через Krausman et al 2016. Этот график останавливается незадолго до 2010 года, поэтому сейчас он превысил более 90 Гт / год, а еще ~ 8 Гт / год переработанного материала.

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).

Потребление цемента по регионам, см. здесь

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 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 доходом, заключается в том, что бетонное строительство сравнительно трудоемко. Материалы для бетона чрезвычайно дешевы, и большая часть стоимости (особенно в странах с высокой стоимостью рабочей силы, таких как США) связана с трудом, необходимым для его производства — строительством и установкой опалубки, укладкой армирования, укладкой 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 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, чтобы учесть другие виды 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 никаких 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.

Решение CarbonCure для устойчивого бетона — технология бетона, снижающая воздействие углерода

Компания CarbonCure создает технологии удаления углерода, чтобы помочь бетонной промышленности построить более эффективный бизнес и производить более чистый бетон.

Посмотреть видео

Сэкономлено метрических тонн CO₂ Доставлено грузовых автомобилей Посмотреть дополнительную статистику

Беспроигрышное решение

CarbonCure создает технологии удаления углерода, которые вводят переработанный CO₂ в свежий бетон, чтобы уменьшить его углеродный след без ущерба для производительности.

После введения CO₂ подвергается процессу минерализации и навсегда внедряется в бетон. Это приводит к экономическим и климатическим преимуществам для производителей бетона — действительно беспроигрышный вариант

Подробнее

Повышение рентабельности

Сократите расходы и улучшите деловые операции с помощью проверенной технологии, которая снижает содержание цемента и не требует предварительных капиталовложений.

Развивайте свой бизнес

Получите конкурентное преимущество и завоюйте новый бизнес на растущем рынке экологичного строительства с более качественным и экологически безопасным бетоном.

Простое внедрение

Быстро начните работу с помощью простого в реализации решения, которое можно модернизировать на любом бетонном заводе и которое не требует предварительных затрат, а компания CarbonCure стремится к вашему успеху.

Узнать больше

Объясняющее видео: решение CarbonCure для устойчивого бетона

Our Collective Impact

metric tons

Total CO ₂ emissions saved with CarbonCure

Truckloads delivered with CarbonCure concrete

metric tons

CO ₂ emissions saved with CarbonCure in the previous 365 days

Truckloads delivered with Бетон CarbonCure за предыдущие 365 дней

Избранный контент

Технологии CarbonCure включены в список CNBC Disruptor 50 2022 года

Компания CarbonCure отмечена наряду с другими определяющими отрасль компаниями в десятом ежегодном списке CNBC 50 Disruptor 50.

Подробнее

Этот бетон улавливает

CO ₂ выбросы навсегда

Профили CNN 725 Ponce, первое здание, полностью построенное из CO ₂  минерализованный бетон, любезно предоставленный Thomas Concrete.