Экономическая эффективность изготовления бетонной смеси на крупных заполнителях производства ОАО «Нерудпром»

Использование в последние годы в качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона преимущественно гранитного щебня взамен более дешевого гравия и щебня из гравия увеличивает транспортные расходы и повышает себестоимость продукции.

Объем производства гравия и щебня из гравия ОАО "Нерудпром" увеличивается с каждым годом (табл.1). Характеристики нерудных строительных материалов, выпускаемых ОАО “Нерудпром”, удовлетворяют требованиям соответствующих ГОСТов.
Крупные заполнители используются для изготовления бетонных и железобетонных изделий. В табл. 2 приведены составы бетонной смеси, для которых рассчитана себестоимость бетонной смеси. Стоимость материалов принята по их отпускной цене, установленной предприятиями по состоянию на 01.02.2002: 1 т цемента М 500 — 60.000 руб., 1 т песка высшего класса — 2.258 руб., 1 т щебня гранитного фракции 5-20 мм — 7.308 руб., 1 т щебня из гравия фракции 5-20 мм — 4.064 руб., 1 т гравия фракции 5-20 мм — 2.668 руб. На сегодняшний день цены увеличились в среднем на 15%.
Для климатической зоны Республики Беларусь в требованиях для бетонных конструкций установлены марки по морозостойкости от F 25 и выше. Это ограничивает область применения щебня из гравия и гравия, производимого ОАО "Нерудпром". Согласно ГОСТ 26633-91 “Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия”, в случае необходимости применения заполнителей с показателями качества ниже требований, указанных в стандартах, предварительно должно быть проведено их исследование в бетонах в специализированных лабораториях.
По техническому заданию ОАО "Нерудпром" отраслевой научно-исследовательской лабораторией модифицированного бетона Белорусского национального технического университета (далее БНТУ) была выполнена научно-исследовательская работа по теме: “Исследование физико-технических свойств крупного заполнителя производства ОАО "Нерудпром" и область его применения”. В качестве сравнения использовался гранитный щебень РУП “Гранит”.

Для изготовления бетонных образцов в качестве крупного заполнителя использовался щебень из гравия ДСЗ “Крапужино”, гравий ДСЗ “Заславль” и гранитный щебень РУП “Гранит” г.п. Микашевичи фракции 5-20 мм. Подбор составов бетона (табл.2) осуществлялся исходя из класса бетона по прочности на сжатие В15 (М200) — составы 1-3, В 25 (М300) — составы 4-6 и В 30 (М 400) — составы 7-9. Подвижность бетонной смеси ОК — 1-4 см. Доля песка в смеси заполнителей составляет 40%. Использовался цемент М 500ДО производства ОАО “Красносельскцемент”.
Бетонная смесь изготавливалась в лабораторной мешалке принудительного действия. Время перемешивания компонентов составляло 3 минуты.
Результаты испытаний показывают (табл.3), что прочность бетонных образцов состава № 1, 2 и 3 отличается незначительно и находится в пределах 17,7-18,3 МПа. Следовательно, на низкомарочных бетонах прочностью до М 150 — М 200 прочность крупного заполнителя не оказывает большого влияния на прочность бетона. Разрушение бетонных образцов при испытании происходило по зоне контакта: цементный камень — заполнитель. Бетон разрушался от поперечного растяжения. По результатам испытаний на прочность на сжатие составов № 3, 4 и 5 можно сделать вывод, что в составах, в которых в качестве крупного заполнителя использовался гранитный щебень и щебень из гравия, класс бетона соответствует классу В 25 (М 300). На крупном заполнителе класс бетона приближается к классу В 22,5 (М 250). Отличие в прочности бетонных образцов составов № 7, 8 и 9 значительно. Если прочность бетона состава №7 соответствует классу В 30 — В 35, то в составах 8 и 9 — классу В 27,5 и В 25 соответственно. Бетон разрушался от сквозных трещин, пронизывающих как цементный камень, так и заполнители. Здесь важную роль в конечной прочности бетона, помимо качества поверхности зерен заполнителя, сыграла прочность заполнителя.

Данные морозостойкости приведены в табл.3. Уменьшение морозостойкости бетона на гравии связано с наличием слабых зерен в гравии и окатанной формой самих зерен, что облегчает прохождение воды сквозь тело бетона в зоне контакта заполнителя и растворной части. Это, в конечном итоге, и приводит к “размораживанию” бетонных образцов.
Анализируя полученные данные (табл.2), можно сделать заключение, что на всех составах бетона: с низким (в 230 кг/м 3), средним (250 кг/м 3) и высоким (460 кг/м 3) расходом цемента себестоимость бетонной смеси на щебне из гравия ниже на 10-18%, чем себестоимость бетонной смеси на гранитном щебне. Себестоимость бетонной смеси на гравии ниже на 20-28%, чем себестоимость бетонной смеси на гранитном щебне. При повышенном расходе мелкого заполнителя в бетонной смеси уменьшается расход щебня и гравия. Соответственно уменьшается и разница в себестоимости бетонной смеси. Тем не менее, себестоимость бетонной смеси на щебне из гравия оказалась ниже на 12%, а на гравии — ниже на 32% по сравнению с бетонной смесью на гранитном щебне (составы №10, №11 и №12, табл.2).
Для достижения одинаковой прочности бетона на различных видах крупного заполнителя были запроектированы составы бетонной смеси №13, №14 и №15 (табл.2). При этом увеличение расхода цемента в сравнении с гранитным щебнем составило на щебне из гравия 20 кг/м 3, а на гравии — 45 кг/м 3. Себестоимость бетонной смеси оказалась ниже на щебне из гравия на 8,7%, а на гравии — на 9,3%. Из этого следует, что даже для достижения одинаковой проектной прочности бетона при увеличении расхода цемента можно экономить до 10% себестоимости продукции.
Если в расчетах учесть транспортные расходы, экономическая эффективность увеличивается еще на 5-15% в зависимости от перевозки крупного заполнителя.

Повторные испытания по подбору составов бетона на основе щебня из гравия фракции 5-20 были проведены в лаборатории ОАО “Минский домостроительный комбинат”, которые подтвердили результаты испытаний, выполненных в лаборатории модифицированного бетона БНТУ.
Отказ предприятий — производителей бетонных и железобетонных изделий и конструкций применять в качестве крупного заполнителя в бетонной смеси щебень из гравия является неоправданным и экономически нецелесообразным. На основании изложенного можно сделать следующие выводы:
— Гравий в качестве крупного заполнителя возможно использовать в бетонах с требованиями по морозостойкости до марки F 100. Наиболее рационально применение гравия в низкомарочных бетонах с классом прочности на сжатие до В 15 — В 20, где не предъявляются высокие требования по морозостойкости.
— В качестве крупного заполнителя щебень из гравия допустимо использовать в бетонах с требованиями по морозостойкости до марки F 150 с классом прочности на сжатие до В 25.
— Себестоимость 1 м3 бетонной смеси на щебне из гравия на 10-18% ниже, чем себестоимость бетонной смеси на гранитном щебне.
— Себестоимость 1 м3 бетонной смеси на гравии на 20-32% ниже, чем себестоимость бетонной смеси на гранитном щебне.

Таблица 1. Объем производства крупного заполнителя ОАО "Нерудпром"

Наименование предприятия	За 2001 г. тыс. м3		За 2002 г. тыс. м3
	Щебень из гравия	Гравий	Щебень из гравия	Гравий
ДСЗ “Заславль”	55,2 (в т.ч. смеси фракции 5-20 мм – 21,1)	44,0	48,4 (в т.ч. смеси фракции 5-20 мм — 24,1)	54,0
ДСЗ “Крапужино”	62,6 (в т.ч. смеси фракции 5-20 мм — 50,9)	49,7	66,2 (в т.ч. смеси фракции 5-20 мм — 34,7)	52,4
ДСЗ “Волма”	25,4 (в т.ч. смеси фракции 5-20 мм — 22,0)	40,6	43,9 (в т.ч. смеси фракции 5-20 мм — 27,4)	63,5
Общее количество	143,2 (в т.ч. смеси фракции 5-20 мм — 94,1)	134,3	158,5 (в т.ч. смеси фракции 5-20 мм — 86,2)	169,9

Таблица 2

Номер состава	Расход составляющих на 1 м3 бетона						Класс (марка) бетона	Себестоимость бетонной смеси, тыс.руб.
	Цемент	Песок	Вода	Щебень гранитный	Щебень из гравия	Гравий
Состав 1	230	870	140	1170	-	-	В 15 (М 200)	24,6
Состав 2	230	870	140	-	1170	-	В 15 (М 200)	20,8
Состав 3	230	870	140	-	-	1170	В 15 (М 200)	19,1
Состав 4	350	750	180	1120	-	-	В 25 (М 300)	31,1
Состав 5	350	750	180	-	1120	-	В 25 (М 300)	27,5
Состав 6	350	750	180	-	-	1120	В 20 (М 250)	25,9
Состав 7	460	710	200	1050	-	-	В 30 (М 400)	37,1
Состав 8	460	710	200	-	1050	-	В27,5(М350)	33,7
Состав 9	460	710	200	-	-	1050	В 25 (М300)	29,4
Состав 10	350	860	180	1020	-	-	В 25 (М300)	30,8
Состав 11	350	860	180	-	1020	-	В 25 (М300)	27,3
Состав 12	350	860	180	-	-	1020	В22,5(М300)	23,2
Состав 13	350	750	180	1120	-	-	В 25 (М300)	31,1
Состав 14	370	740	185	-	1110	-	В 25 (М300)	28,6
Состав 15	395	730	190	-	-	1080	В 25 (М300)	28,4

Таблица 3. Морозостойкость бетона на различных видах и типах крупного заполнителя

Номер состава	Прочность бетона на сжатие, МПа	Марка по морозостойкости
1	18,3	F 75
2	18,8	F 75
3	17,7	F 75
4	34,5	F 150
5	32,4	F 100
6	27,8	F 100
7	44,2	F 250
8	37,1	F 150
9	33,7	F 150

Таблица 4. Зерновой состав крупного заполнителя

Наименование, тип заполнителя	Содержание зерен размером, % (по массе)
	Диаметр отверстий сит, мм
	20	10	5
Гравий ДСЗ “Заславль”
Частные остатки на ситах, % по массе	5,5	55,0	39,5
Гравий ДСЗ “Крапужино”
Частные остатки на ситах, % по массе	5,2	50,0	44,8
Гравий ДСЗ “Волма”
Частные остатки на ситах, % по массе	0,5	59,2	40,3
Щебень из гравия ДСЗ “Заславль”
Частные остатки на ситах, % по массе	4,6	45,1	50,3
Щебень из гравия ДСЗ “Крапужино”
Частные остатки на ситах, % по массе	3,6	74,4	22,0
Щебень из гравия ДСЗ “Волма”
Частные остатки на ситах, % по массе	8,1	72,3	19,6

Таблица 5. Характеристика крупного заполнителя

Наименование, тип заполнителя	Содержание зерен слабых пород, % (по массе)	Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы, % (по массе)	Потеря массы, %	Потеря массы, %
Гравий ДСЗ “Заславль”	6,72	3,39	9,40	26,70
Гравий ДСЗ “Крапужино”	7,01	6,90	13,05	31,50
Гравий ДСЗ “Волма”	5,45	3,61	11,10	28,60
Щебень из гравия ДСЗ “Заславль”	6,72	15,60	15,60	30,00
Щебень из гравия ДСЗ “Крапужино”	7,30	18,60	16,00	28,45
Щебень из гравия ДСЗ “Волма”	7,18	17,70	15,90

В.А. Герасимович, М.А. Ильющенкова, С.Н. Ковшар, Р.Ф. Осос, Н.Л. Полейко, Национальный политехнический университет
Л.С. Кураш, С.Г. Зенькевич, ОАО "Нерудпром"